comportamento mecânico e durabilidade de betão com ... · de acordo com a apa (agencia portuguesa...
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UNIVERSIDADE DA BEIRA INTERIOR
Engenharia
Comportamento Mecânico e Durabilidade de
Betão com Agregados Reciclados de Resíduos de
Vidro (Glasscrete)
Sara Daniela Esteves de Brito
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia Civil: Estruturas e Construção
(Ciclo de estudos integrado)
Orientador: Prof. Doutor Luiz António Pereira de Oliveira
Covilhã, Outubro de 2016
ii
iii
À minha avó Céu
iv
v
Agradecimentos
Ao Prof. Doutor Luiz António Pereira de Oliveira (orientador cientifico deste estudo), pela sua
disponibilidade, dedicação, colaboração que sempre demonstrou ao longo da elaboração deste
estudo, assim como todos os conhecimentos transmitidos.
À minha mãe pela oportunidade, pelos sacrifícios que fez ao longo do meu percurso académico,
por acreditar em mim e me ajudar a ultrapassar os obstáculos, pela dedicação e pelo amor
incondicional sempre demonstrados.
Às minhas irmãs pelo apoio e incentivo durante esta fase, pelo carinho e alegrias partilhadas
em todos os momentos.
A toda a minha família, pelo apoio incondicional.
Aos meus colegas e amigos de curso que contribuíram para o meu percurso académico, pelo
companheirismo e motivação, por tornarem esta jornada mais divertida e feliz.
Ao Tomás pela colaboração na elaboração dos ensaios presentes neste estudo, assim como o
companheirismo e apoio demonstrados ao longo deste percurso académico.
Aos técnicos do departamento de Engenharia Civil da Universidade da Beira interior, Sr. Felix
por toda a ajuda prestada durante os ensaios laboratoriais.
Agradeço também a todos que direta ou indiretamente contribuíram para a minha formação
vi
vii
Resumo
A sustentabilidade ambiental é cada vez mais um tema discutido, a preocupação com o meio
ambiente é crescente. Como reduzir o uso de matérias-primas e o que fazer com os resíduos
provenientes da atividade humana? São questões que têm sido exploradas ao longo dos tempos.
O setor da construção civil tem-se focado na inserção de resíduos sólidos para a produção de
betões, travando assim o crescente depósito de materiais em aterro. Esta prática amiga do
ambiente dá nova vida a materiais como o vidro, cerâmicas e até mesmo resíduos provenientes
de demolições.
A durabilidade das estruturas é também uma preocupação, associada à precoce degradação
observadas nas estruturas. Nos últimos anos a Construção Civil tem se voltado para a extensão
da vida útil das estruturas de betão, assim como medidas que permitam aumentar a
durabilidade das mesmas.
Assim, este estudo debruçou-se sobre o comportamento mecânico e a durabilidade de betão
contendo agregados reciclados de resíduos de vidro. Onde foram substituídos tanto agregados
grossos como agregados finos. Deste modo, foram produzidos cinco tipos diferentes de betão,
um betão de referência e os restantes com substituição de agregados finos e grossos, formando
combinações: 50-50%, 50-100%, 100-50%, 100-100%.
Os resultados obtidos apresentam apenas pequenas discrepâncias, concluindo-se que é viável
tecnicamente, o uso de agregados reciclados no betão de forma racional e em atenção as
propriedades desejadas.
Palavras-chave
Durabilidade; Propriedades do Betão Endurecido; Propriedades do Betão Fresco; Agregados de
Resíduo de Vidro
viii
ix
Abstract
Environmental sustainability is increasingly a subject discussed, the concern with the
environment is increasing. How to reduce the use of raw materials and what to do with the
wastes from human activity? These matters have been explored throughout the ages.
The construction sector has focused on inserting solid wastes for the production of concrete,
stopping the increase of materials in landfill. This environmentally friendly practice gives new
life to materials such as glass, ceramics and even waste from demolition.
The durability of structures is also a concern, associated with the degradation observed in early
structures. In recent years, Construction has been returned to the extension of the useful life
of concrete structures, as well as measures to increase the durability of the same.
Therefore, this study has on the mechanical behavior and durability of concrete containing
recycled aggregates of glass waste. Where were replaced both aggregated as thick as thin
aggregates. In this way, were produced five different types of concrete, a reference concrete
and the others with thick and thin aggregates replacement, forming combinations: 50-50%, 50-
100%, 100-50%, 100-100%.
The results obtained show only minor discrepancies, concluding that it is technically reliable,
the use of recycled aggregates in concrete in a rational way and note the desired properties.
Keywords
Durability, Properties of Hardened Concrete, Properties of Fresh Concrete, Glass Waste Aggregates.
x
xi
Índice
Agradecimentos ................................................................................................ v
Resumo ........................................................................................................ vii
Palavras-chave ............................................................................................... vii
Abstract ........................................................................................................ ix
Keywords ....................................................................................................... ix
Índice ............................................................................................................ xi
Índice de Figuras .............................................................................................. xiii
Índice de tabelas ............................................................................................... xv
Lista de Acrónimos ......................................................................................... xvii
1. Introdução ................................................................................................ 1
1.1. Enquadramento do tema ......................................................................... 1
1.2. Objetivos e justificação do tema ............................................................... 3
1.3. Organização da dissertação ...................................................................... 4
2. Vidro como material .................................................................................... 5
2.1. Reciclagem de vidro em Portugal ............................................................... 7
2.2. Betão com agregados de vidro .................................................................. 9
2.3. Características do betão com agregados de vidro ......................................... 10
2.3.1. Trabalhabilidade ........................................................................... 10
2.3.2. Propriedades mecânicas .................................................................. 11
2.3.2.1. Resistência à compressão .......................................................... 11
2.3.2.2. Resistência à tração ................................................................ 13
2.3.3. Propriedades de Durabilidade ........................................................... 14
2.3.3.1. Absorção de água por capilaridade .............................................. 14
2.4. Reações álcalis-agregado....................................................................... 15
2.4.1. Reações álcalis-sílica ..................................................................... 16
2.4.2. Medidas mitigadoras das Reações Álcalis-Sílica ...................................... 19
2.4.2.1. Cinzas volantes ...................................................................... 20
2.4.2.2. Metacaulino .......................................................................... 23
2.4.2.3. Pó de vidro ........................................................................... 24
3. Procedimento experimental ......................................................................... 25
3.1. Introdução ........................................................................................ 25
3.2. Materiais .......................................................................................... 26
3.2.1. Cimento ..................................................................................... 26
3.2.2. Agregados ................................................................................... 26
3.2.2.1. Agregados naturais .................................................................. 26
3.2.2.2. Agregado de vidro ................................................................... 27
3.2.3. Água de amassadura ...................................................................... 28
xii
3.2.4. Adições ...................................................................................... 28
3.2.5. Adjuvante ................................................................................... 28
3.3. Caracterização dos materiais ................................................................. 29
3.3.1. Análise granulométrica ................................................................... 29
3.3.2. Composição do betão ..................................................................... 33
3.4. Procedimento de mistura ...................................................................... 35
3.5. Ensaios do betão no estado fresco ........................................................... 36
3.5.1. Ensaio do abaixamento do tronco de cone (slump test) ............................ 36
3.5.2. Ensaio da mesa de espalhamento (mesa de Graff) .................................. 37
3.5.3. Medição da massa volúmica ............................................................. 38
3.6. Ensaios do betão no estado endurecido ..................................................... 39
3.6.1. Medição da massa volúmica ............................................................. 39
3.6.2. Determinação da velocidade ultrassónica e do modulo de elasticidade dinâmico
.............................................................. ................................40
3.6.3. Ensaio de resistência à compressão .................................................... 40
3.6.4. Absorção por capilaridade ............................................................... 42
4. Apresentação e discussão dos resultados .......................................................... 43
4.1. Ensaios do betão fresco ........................................................................ 43
4.1.1. Consistência do betão pelo abaixamento do tronco de cone ...................... 43
4.1.2. Ensaio da mesa de espalhamento ...................................................... 44
4.1.3. Determinação da massa volúmica ...................................................... 46
4.2. Ensaios do betão endurecido .................................................................. 47
4.2.1. Determinação da massa volúmica ...................................................... 47
4.2.2. Ensaio de ultrassom ....................................................................... 49
4.2.3. Ensaio de compressão .................................................................... 51
4.2.4. Absorção de água por capilaridade ..................................................... 52
5. Conclusões .............................................................................................. 55
6. Referências Bibliográficas ............................................................................ 57
7. Anexos ................................................................................................... 61
xiii
Índice de Figuras
Figura 2.1. Composição do vidro comum segundo PRS .................................................. 7
Figura 3.1. Pedrisco e brita utilizados no estudo ...................................................... 26
Figura 3.2. Britador de mandíbulas ....................................................................... 27
Figura 3.3. Vidro após ser reduzido a partículas ....................................................... 27
Figura 3.4. Estufa e peneiro utilizados neste estudo .................................................. 29
Figura 3.5. Curva granulométrica característica da brita de vidro ................................. 30
Figura 3.6. Curva granulométrica característica da areia de vidro ................................. 31
Figura 3.7. Aspecto do betão após mistura ............................................................. 35
Figura 3.8. Procedimento do ensaio do tronco de cone ............................................. 36
Figura 3.9. Mesa de espalhamento ....................................................................... 37
Figura 3.10. Betão nos moldes por compactar e compactado ....................................... 39
Figura 3.11. Corpo de prova em perspectiva ........................................................... 40
Figura 3.12.Vista em planta das direções das medições .............................................. 40
Figura 3.13. Prensa utilizada para os ensaios de compressão ....................................... 41
Figura 3.14. Rotura do tipo normal ....................................................................... 41
Figura 3.15. Corpos de prova durante o ensaio de capilaridade .................................... 42
Figura 3.16. Pesagem dos corpos de prova .............................................................. 42
Figura 4.1. Consistência pelo método do abaixamento do tronco de cone ....................... 43
Figura 4.2.Abaixamento do tronco de cone para o betão de referência e para as misturas com
agregados de vidro .......................................................................................... 44
Figura 4.3. Obtenção do valor do diâmetro do teste da mesa de espalhamento................. 44
Figura 4.4. Consistência pelo método da mesa de espalhamento .................................. 45
Figura 4.5. Massa volúmica média do betão fresco .................................................... 46
Figura 4.6. Tipos de misturas .............................................................................. 47
Figura 4.7. Massa volúmica média do betão endurecido ............................................. 47
Figura 4.8. Velocidade média ............................................................................. 49
Figura 4.9. Módulo de elasticidade dinâmico ........................................................... 50
Figura 4.10. Resistência média à compressão dos diferentes tipos de misturas. ................ 51
Figura 4.11. Absorção de água por capilaridade ....................................................... 52
Figura 4.12. Coeficiente de capilaridade ................................................................ 53
xiv
xv
Índice de Tabelas
Tabela 2.1. Fases da sílica nos vários tipos de agregado ............................................................................ 16
Tabela 3.1. Granulometria característica do agregado de brita de resíduo de vidro ................................. 32
Tabela 3.2. Granulometria característica do agregado da areia de resíduo de vidro ................................ 32
Tabela 3.3. Teores de granulometria para cada tipo de agregado ............................................................. 33
Tabela 3.4. Traço, em massa (kg), da mistura do betão de referência....................................................... 33
Tabela 3.5. Tipo de misturas com as devidas quantidades e substituições ............................................... 34
Tabela 4.1. Qualidade do betão em função da velocidade de propagação dos ultra-sons. Fonte:
Whitehurst (1966) e Rincon et al (1998) .................................................................................................... 49
Tabela 4.2. Velocidade de propagação de ultra-som do estudo de Mardani-Aghabaglou et al. (2014). ... 50
xvi
xvii
Lista de Acrónimos
APA Agência Portuguesa do Ambiente
ASTM American Society for Testing and Materials
NP Norma Portuguesa
PRS Portal dos Resíduos Sólidos
RAA Reações Álcalis-Agregado
RAS Reações Álcalis-Sílica
RSU Resíduos Sólidos Urbanos
RU Resíduos Urbanos
xviii
1
1. Introdução
1.1. Enquadramento do tema
O Homem tem se desenvolvido ao longo do tempo, adaptando-se ao meio que o rodeia aproveitando
aquilo que o mesmo lhe dá. No início da sua sedentarizarão o Homem começou por construir abrigo para
se proteger dos predadores e do frio. No entanto à medida que o Homem evoluía as suas necessidades
também cresceram. As construções simples usadas para abrigo passaram a providenciar proteção,
conforto e lazer.
Com a crescente evolução do Homem cresceu também a necessidade de consumo de matérias primas e
consequente produção de resíduos de modo a satisfazer as suas necessidades. Hoje em dia, os produtos
resultantes das suas atividades tanto social como industrial são imensos, desde embalagens de vidro,
plástico, papel, etc. Os denominados de resíduos têm aumentado com o avanço da atividade industrial
e com a melhoria das condições de vida, provenientes tanto da construção como do uso doméstico de
produtos, resultado das atividades diárias, quer pela utilização inadequada dos materiais. Surge assim a
necessidade reaproveitar ao máximo os bens de forma a criar uma sustentabilidade ambiental, seja
reutilizando ou reciclando.
Um relatório do Banco Mundial (What a Waste: A Global Review of Solid Waste Management), afirma que
no mundo são produzidos 1.3 bilhões de toneladas de resíduos sólidos urbanos por ano, e que em 2025
este valor atingirá os 2.2 bilhões de toneladas.
De acordo com a APA (Agencia Portuguesa do Ambiente), em Portugal cada habitante produz, em média,
1.2 Kg de resíduos por dia, o que corresponde a uma produção média anual de 452 Kg. Em 2008 a produção
de resíduos sólidos urbanos ultrapassou 5 milhões de toneladas das quais 6% era constituído de vidro. Em
2014 a produção de RU foi cerca de 4.719 mil toneladas. (APA, 2014)
A excessiva produção de resíduos urbanos e o crescente aumento de depósitos em aterros, a falta de
tratamento e a eliminação levanta um grande problema. É necessário consciencializar a população sobre
a crescente utilização dos recursos e matérias-primas que colocam em causa a sustentabilidade dos
ecossistemas. A aplicação de medidas como reduzir a produção destes resíduos, reutilizar e reciclar é
fundamental para a proteção e conservação do meio ambiente. Por vezes o tratamento e eliminação dos
resíduos podem-se revelar um verdadeiro problema.
2
O PERSU 2020 (Plano Estratégico para os Resíduos Urbanos) de modo a combater o deposito de resíduos
urbanos estabeleceram metas para 2020 como preparação para a reutilização e reciclagem mínima de
50% dos RU, valorização de resíduos de embalagens. Incentivando a reciclagem e/ou a reutilização dos
mesmos, passando por reduzir a produção de RU, aumentar e melhorar a rede de recolha seletiva,
eliminar progressivamente a deposição direta de RU em aterro, são apenas alguns eixos de atuação.
O vidro como recipiente de vários tipos de consumíveis, em princípio, é 100% reciclável. A sua inserção
na produção de novas embalagens de vidros é perfeitamente possível e é utilizada na indústria vidreira.
Porém, a indústria vidreira se interessa em boa parte pelo resíduo de vidro homogêneo em termos de
cores. Também se interessa pelos resíduos disponíveis nas suas proximidades tornando assim a reciclagem
um benefício económico. A questão coloca-se quando a coleta do resíduo é heterogênea, aglomerando
todas as cores possíveis, e também quando essa coleta é relativamente distante das regiões industriais.
Essas situações desestimulam a reciclagem do vidro enquanto matéria-prima da indústria vidreira,
heterogeneidade de cores e preço de transporte.
Na construção civil o betão desempenha um grande papel devido a sua versatilidade e adaptabilidade,
o seu custo é relativamente reduzido e o seu uso tem vindo a crescer em todos os tipos de obras, entre
pontes, barragens, tuneis, residências, etc. As suas propriedades como a durabilidade, a disponibilidade
dos seus materiais, e a possibilidade de incorporar materiais resultantes da indústria, reutilizando-os,
são algumas das inúmeras vantagens.
Na tentativa de contribuir para o uso local do vidro na indústria de construção, como componentes em
compósitos cimentícios, esta dissertação apresenta um estudo de caráter experimental com o intuito de
observar os efeitos e os limites da substituição do vidro tanto como agregados finos e grossos nas
propriedades do betão.
3
1.2. Objetivos e justificação do tema
A crescente utilização de matérias-primas e a crescente produção de resíduos urbanos é um problema
atual. Neste contexto surge o interesse em estudar a inserção de vidro como agregado na fabricação de
betão, sobretudo os provenientes da reciclagem de resíduos urbanos e industriais como material
alternativo.
O presente estudo tem como objectivo analisar e avaliar o comportamento dos betões produzidos com
agregados produzidos a partir de resíduo de vidro. O estudo é parte de um trabalho iniciado nos
Laboratórios de Construção em atenção à uma linha de investigação desenvolvida no seio do C-MADE, a
qual visa a valorização e resíduos urbanos e industriais como materiais de construção. Em caráter
complementar aos estudos precedentes desenvolvidos em forma de argamassas, este se ocupa de betões
normais nos quais os agregados finos e grossos convencionais são substituídos por resíduos de vidro. Desta
maneira o principal objetivo é o de conhecer a influência dos agregados de vidro nas propriedades do
betão nos estados fresco e endurecido. Finalmente pode-se argumentar que as informações obtidas são
importantes no sentido de viabilizar o incremento da reciclagem do vidro e de contribuir para a
sustentabilidade da construção.
4
1.3. Organização da dissertação
A presente dissertação encontra-se estruturada em 5 capítulos elaborados da seguinte forma:
O primeiro e presente capitulo está reservado à descrição dos objectivos e da estrutura que constituem
o presente trabalho.
Assim o segundo capitulo dedica-se a um levantamento do estado de arte, apresentando as propriedades
do vidro, assim como a sua história, as características do betão com agregados de vidro.
O terceiro capitulo descreve o programa experimental desenvolvido, nomeadamente ao nível dos ensaios
realizados para observação das propriedades do betão no estado fresco e no estado endurecido.
No quarto capitulo apresentam-se os resultados obtidos durante o estudo experimental, tentando extrair
conclusões, aferindo a variação de desempenho dos betões com o aumento da incorporação dos
agregados de vidro reciclados.
No capítulo cinco apresentam-se as principais conclusões extraídas do estudo realizado.
O documento contém ainda um índice geral, uma listagem de figuras, tabelas e uma listagem de
referências bibliográficas.
5
2. Vidro como material
Julga-se que o vidro já era conhecido há pelo menos 5.000 anos antes de Cristo, e que fora descoberto
de forma casual, através das fogueiras feitas na praia, pelos fenícios, sírios e babilônios. No entanto já
na Idade da Pedra Polida (10.000 a 5.000 a.C.) eram queimadas peças cerâmicas com o intuito de
aumentar a resistência mecânica do material. As peças de vidro mais antigas confeccionadas pelo Homem
datam de 7.000 a.C., na Mesopotâmia, afirma Smith (1964) citado por Barros (2010).
A partir de 1.500 a.C. no Egipto o vidro deixou de ser usado como adorno e iniciou-se a produção de
recipientes. Por volta de 300 a.C. foi descoberto o sopro, que consistia em colher uma porção pequena
do material em fusão e com a ponta de um tubo soprar, a partir daí ficou mais fácil a produção de
recipientes e frascos. Hoje em dia, 2000 anos depois ainda se utiliza este princípio.
Em Portugal a indústria do vidro surge no século XV, com uma pequena fábrica na freguesia S. Pedro de
Villa Chã, protegida pelo rei D. João II.
A American Society for Testing and Materials (ASTM) define o vidro como um material inorgânico,
homogêneo e amorfo, composto basicamente por sílica ou dióxido de silício (SiO2), carbonato de cálcio
(CaCO3) e carbonato de sódio (Na2CO3). A inclusão destes dois aditivos reduz a temperatura de fusão da
areia, diminuindo a quantidade energia consumida processo.
A produção do vidro resulta da fusão das matérias-primas: areia, barrilha e calcário, por vezes são
utilizados grandes parte de cacos de vidro reciclados, de modo a reduzir o uso de matérias-primas,
minimizando a energia necessária para a produção da mesma quantidade de vidro.
A temperatura necessária para a fusão do vidro está entre os 1000ºC e os 1200ºC, já a temperatura
necessária para fundir a areia ronda os 1700ºC, sendo um processo vantajoso para o ambiente e para a
economia.
A sua estrutura molecular amorfa permite-lhe reciclar infinitas vezes sem que se perca a qualidade,
tornando-o assim o único produto 100% reciclável. Para além de ser um produto cujo tempo de vida é
indeterminável, possui outras características como:
Transmissão de luz
Recurso abundante
Baixo nível de condutividade
Isolante térmico
Impermeável
Dureza
Não poluente
Baixa densidade
Resistência ao fogo
Durabilidade
6
As suas propriedades mecânicas são bastante apreciadas neste material, possui uma resistência á
compressão cerca de 1000 MPa, uma resistência à tração entre 300 a 700 MPa enquanto que a
resistência à flexão ronda os 40 MPa, afirma Barros (2010).
A sua composição varia de acordo com a sua finalidade, pequenas alterações podem proporcionar
especificas propriedades, como por exemplo a cor, no entanto, a sua natureza química e
mineralógica obriga ao estudo do comportamento relativamente à reação álcalis-sílica (RAS).
Segundo Shi e Zheng (2007), o vidro pode ser classificado em diferentes categorias devido a sua
composição, deste modo temos: sílica vítrea (usados em laboratórios de alta tecnologia), vidros
sodo-cálcios (usados na fabricação de recipientes, lâmpadas, vidro plano), vidros de borossilicato
(usado em utensílios domésticos, lâmpadas e vidros resistentes ao fogo), vidros de chumbo (usados
como protetores de radiação), silicatos alcalinos, vidros de bário e vidros de silicato de alumínio.
O vidro mais comercializado é vidro sodo-cálcio, devido ao seu elevado consumo populacional em
artigos como garrafas, copos, recipientes, etc., cuja composição química é 73% SiO2, 13% Na2O e
10% CaO podendo ainda conter aditivos como sulfato de ferro, ou oxido de cromo, selênio, oxido
de cobre, entre outros, usados para atribuir coloração desejada.
7
2.1. Reciclagem de vidro em Portugal
Segundo a APA desde 2004 até 2010 a produção de resíduos de embalagens aumentou certa de 20%,
enquanto que a produção de resíduos de vidro aumentou cerca de 16%. Em 2010 foram produzidas
cerca de 425.033 toneladas de resíduos de vidro, correspondendo a 25 % do total de resíduos
urbanos. Dessas 425 toneladas apenas 53% foi reciclado, a taxa de reciclagem dos resíduos de vidro
aumentou cerca de 14% entre 2004 e 2010.
A produção do vidro acarreta um acréscimo no consumo energético, já que o vidro é produzido a
altas temperaturas, sem esquecer que necessita de grandes quantidades de matéria prima, a
reciclagem de vidro além de diminuir o consumo de energia, diminui o consumo de matéria prima,
assim como os gases emitidos, tornando o processo de produção de vidro mais econômico e
sustentável. Segundo o PRS (Portal dos Resíduos Sólidos) a reciclagem de vidro reduz até 300kg de
gás carbônico (CO2) por tonelada de vidro reciclado.
Segundo Alves et al. (2001) a produção de 1 kg de vidro novo necessita 4500 quilojoules, enquanto
que para produzir 1 kg de vidro reciclado são necessários apenas 500 quilojoules!
Figura 2.1. Composição do vidro comum segundo PRS (http://www.portalresiduossolidos.com/wp-content/uploads/2013/09/GBM-024-2014.04.10-20.20.jpg)
Ainda assim, a indústria vidreira aparenta não demonstrar muito interesse na recolha destes
resíduos para reciclagem, talvez por falta de condições ou pelo facto de não se justificar o
transporte de pequenas quantidades por longas distâncias, entre os pontos de recolha e a central
de reciclagem, dispendendo imensa energia (combustível) e emitindo gases tornando-se
economicamente inviável. Por sua vez a sua valorização na indústria de materiais de construção
revela-se como uma alternativa ao depósito deste agregado em aterros, sobretudo na reciclagem
de vidro para compósitos cimentícios como argamassas e betões, quer como agregado ou como
adição.
8
O ciclo de vida do vidro não tem fim, este é um dos poucos materiais que pode ser reciclado
infinitamente sem perder as suas propriedades, no entanto a heterogeneidade dos resíduos também
limita a sua reciclagem, uma vez que é necessário separar o vidro por cores antes de se proceder
à sua reciclagem, crescendo assim o deposito de resíduos de vidro em aterros.
Este material levantou a curiosidade de muitos estudiosos quanto à sua aplicação enquanto residuo,
de modo a minimizar os impactos ambientais provocados pelo seu deposito em aterro, Shi e Zheng
(2007), estudaram o uso de vidro na produção de cimento e betão, Cota et al. (2015) estudaram a
aplicação de vidro na produção de telhas, Disfani et al. (2012) estudou a inserção de residuo de
vidro na produção de estradas. Estes são apenas alguns exemplos de autores e de alguns dos seus
estudos realizados de modo a avaliar a viabilidade da inserção deste material na produção de novos
produtos, sejam eles cimento, betões, telhas, estradas etc.
O uso de vidro como substituto do agregado natural, reduz o uso de recursos naturais é uma
alternativa com benefícios ambientais associados ao deposito em aterros de resíduos sólidos, quer
às pedreiras, quer econômicos. No entanto, a sua natureza química e mineralógica obriga ao estudo
do comportamento do betão contendo este material como agregado, relativamente à reação
álcalis-sílica (RAS).
Alguns estudos mostram que o vidro tem potencial em materiais cimentícios, Shi e Zheng (2007),
afirmam que desde 1960 são realizados estudos de forma a inserir agregados de resíduo de vidro
na produção de betão, mencionando autores como Pike et al.(1960) Schmidt e Saia (1963), Phillips
et al. (1972) e Johnston (1974).
Segundo Shi e Zheng (2007) os benefícios econômicos e ambientais da reutilização dos resíduos de
vidro reciclados em betões e cimentos podem ser muito significativos, dependendo da utilização e
da escala de produção. A utilização de resíduos de vidro na produção de betão reduz os custos de
eliminação deste resíduo, conserva o meio ambiente economizando o uso de matérias-primas,
energia e reduz a quantidade de CO2, NOx e outros poluentes emitido na fabricação do cimento.
Oliveira et al (2008) afirmam com base nos resultados do seu estudo que a areia produzida a partir
de resíduos de vidro pode ser um bom substituo das areias naturais, promovendo assim benefícios
econômicos e ambientais consideráveis.
Taha e Nounu (2007) afirmam que como o vidro é material impermeável, a areia de vidro reciclado
pode reduzir a permeabilidade da mistura de betão e pode aumentar a sua durabilidade e limitar
a migração da água e iões no interior da matriz de concreto.
9
2.2. Betão com agregados de vidro
Durante os últimos anos têm-se utilizados vários materiais nas misturas de betão, de modo
economizar, a inserção de vidro como substituto do agregado natural apresenta-se como uma opção
viável e cativou vários curiosos ao seu estudo, de modo a compreender o comportamento do betão
com a presença deste material, o desenvolvimento das suas propriedades e até mesmo formas de
aperfeiçoar o betão.
Usado em forma de adição, como substituição de agregado natural como a areia, ou como substituto
do cimento, são várias a empregabilidade de resíduos de vidro, assim como os estudos realizados
de forma a analisar o comportamento deste material em misturas cimentícias.
Quando utilizado em pó fino, apresenta características pozolânicas, já a sua aplicação como
agregado tem apresentado problemas devido ao surgimento da RAS afirma Serpa et al.a (2012).
Serpa et al (2012) b aconselha o uso de superplastificante quando se pretende aplicar agregado
grosso e fino de vidro, de modo a manter a mesma trabalhabilidade para a mesma relação de
água/cimento, não comprometendo o comportamento mecânico dos betões.
Alguns autores defendem o emprego deste resíduo na produção de cimento e/ou betão, referindo
em seus estudos, que este traz benefícios económicos e ambientais:
Ganiron (2013) após a realização do seu estudo sobre o uso de garrafas de vidro reciclado como
agregado fino em misturas de betão, conclui que o uso deste material diminui o custo da produção
de betão, devido à grande disponibilidade de garrafas de vidro, assim como a unidade de peso,
devido à baixa densidade do vidro. Embora não se recomende para a produção de elementos como
colunas, vigas e lajes suspensas, apresenta-se como uma boa alternativa ao agregado fino.
Shayan e Xu (2004) afirmam que o vidro possui grande potencial como resíduo na produção de
betões, seja na forma de agregado miúdo, graúdo ou moído, podendo assim, ser utilizado como
substituto de materiais caros como cinzas volantes na medida que impediria as RAS ou como
substituto do cimento.
10
2.3. Características do betão com agregados de vidro
2.3.1. Trabalhabilidade
Propriedade que confere ao betão fresco facilidade no seu manuseamento sem afetar a sua
homogeneidade. O betão é considerado de boa trabalhabilidade, quando no estado fresco,
apresenta consistência e as dimensões máximas dos agregados são apropriadas ao tipo de obra a
que se destina. No entanto é também influenciada pelos métodos adotados para o transporte,
características da peça, lançamento, e claro pelo o traço e as características do agregado.
Topçu e Canbaz (2004), Chen et al (2006) citados por Shi e Zheng (2007) afirmam que o uso de
vidro como agregado não tem efeito significativo sobre a trabalhabilidade, no entanto a sua
inserção diminui o conteúdo de ar e a unidade de peso no estado fresco.
Terro (2005) concluiu através do seu estudo que em geral os betões produzidos com 10% de
agregado de vidro, sejam ele fino, grosso ou mistura de ambos melhora as propriedades no estado
fresco e endurecido à temperatura ambiente e a temperaturas elevadas do que aqueles com
maiores percentagens de substituição.
Oliveira et al (2008) afirmam que a manutenção da consistência na classe S3, devido sobretudo o
efeito da lamelaridade dos grãos de vidro, foi possível com a adição de um adjuvante altamente
redutor de água de modo a manter constante a relação agua/cimento.
Castro e Brito (2013), concluíram que a trabalhabilidade é afetada pelo tamanho das partículas,
conduzindo um aumento na razão de a/c de 0.55 para 0.58 para a mistura com substituição de 20%
de agregado fino de vidro. Já a densidade do betão diminui devido á menor densidade das partículas
de vidro.
Ganiron (2013), afirma que o uso de garrafas de vidro reciclado como agregado fino na produção
de betão, diminui a proporção de água/cimento, dependendo da quantidade presente na mistura.
11
2.3.2. Propriedades mecânicas
As propriedades mecânicas dos materiais definem o comportamento do material quando sujeito a
cargas externas, ou seja, é a resposta do material perante uma força, sem se deformar ou fraturar.
Essa força aplicada pode ser de compressão, tensão, flexão, torção, podendo ser aplicada ao longo
do tempo, ou intervalada.
Para controle de qualidade e atendimento as especificações, são realizados ensaios em laboratório
de forma a determinar as propriedades mecânicas do betão, sendo elas a resistência à compressão,
resistência à tração e o módulo de elasticidade.
Estudos feitos por Ali e Al-Tersawy (2012), Castro e Brito (2013), Sharifi et al. (2013) citados por
Rashad (2014) relataram diminuição da resistência mecânica com aumento do teor de areia de
vidro. Esta redução foi principalmente devido à superfície lisa e bordas nítidas de partículas de
vidro que resultou na ligação mais fraca na zona de transição entre as partículas de vidro e matriz
de pasta de cimento. Outros como estudos mostraram o contrário como é o caso de Metwally (2007),
Turgut e Yahlizade (2009) que relataram uma melhoria das propriedades mecânicas de betões com
resíduos de pó de vidro. No geral a utilização de resíduo de vidro como agregado fino em argamassas
e betões apresenta vantagens como o aumento da trabalhabilidade, a redução de densidade, o
aumento da resistência química, resistência ao fogo, por outro lado a resistência à compressão
diminuiu, aumentou a expansão das RAS e propriedades como absorção de água, resistência à
brasão ainda precisam de ser estudadas.
2.3.2.1. Resistência à compressão
A resistência à compressão assim como as outras características desenvolvem-se ao longo do tempo.
Para efeito de dimensionamento das estruturas, estabeleceu-se a idade de 28 dias como
característica desta propriedade.
Segundo a norma NP EN 206-1, a resistência à compressão deve ser determinada em provetes
cúbicos de 150 mm ou provetes cilíndricos de 150/300 mm, sendo a resistência cilíndrica da ordem
de 0,80 da resistência cúbica, diferença essa, gerada pelo atrito entre as faces dos provetes e as
prensas, que ao impedirem a deformação transversal do betão conduzem a maiores valores da
resistência.
Park et al. (2004) demonstraram em seu estudo que a cor dos vidros reciclados que fazem parte do
agregado de resíduo de vidro não tem qualquer influência sobre a resistência à compressão, e que
12
há medida que o teor de agregado de vidro aumenta na mistura a sua resistência diminui. As
misturas usadas de 30%, 50% e 70% mostraram uma resistência de 99.4%, 90.2% e 86,4%
respetivamente, essa tendência pode ser devido à diminuição da força adesiva entre os agregados
de vidro e a pasta de cimento.
Terro (2005) concluiu através do seu estudo que betões com substituição 10% de agregado fino de
resíduo de vidro tiveram maior resistência à compressão do que betões feitos com a substituição
de agregado grosso e/ou com os dois tipos de agregado (fino e grosso) de resíduo de vidro a
temperatura ambiente e elevada.
Shi e Zheng (2007) estudaram possíveis usos de resíduo de vidro na produção de cimento e betão,
concluindo que o vidro como agregado tem um efeito ligeiramente negativo na resistência do
betão, no entanto a sua preocupação recai sobre as expansões devido às reações álcalis-sílica.
Oliveira et al. (2008) concluíram que com a manutenção da trabalhabilidade, em misturas de
relação agua/cimento mantidas constante é possível manter a resistência característica de 40 MPa
em todos os casos de substituição. A substituição parcial e total da areia natural pela areia de
resíduos de vidro revelou uma significativa melhoria na resistência à compressão dos betões, nos
quais a reação expansiva do tipo álcalis-sílica foi mitigada pela adição de cinza volante. Durante
o estudo observaram que a medida que o teor de areia de vidro no betão aumenta, para teores de
25, 50 e 100%, a resistência à compressão aumentou na ordem de 24%, 25% e 29% respetivamente.
Este efeito é foi obtido em misturas com adição de 30% de cinzas volantes, que ao controlarem a
mitigação das reações expansivas, evitaram também o decréscimo das resistências. Geralmente a
resistência à compressão de betões com agregados de vidro são inferiores aos betões com agregados
naturais.
Serpa et al. (2012)b ao estudar a aplicação de agregados de vidro como substitutos ao agregado
natural até uma percentagem de 20%, afirma que a resistência à compressão é mais afetada pelos
agregados finos, afirmando que este fator pode ser minimizado com a inserção de
superplastificantes, de modo a manter a mesma trabalhabilidade e a mesma relação de a/c para
todas as misturas.
Ali e Al-Tersawy (2012) concluíram quanto a resistência à compressão e módulo de elasticidade
estático que estes diminuíram com o aumento do teor de vidro, constatando também problemas
no contato entre a matriz de cimento e o vidro reciclado. Devido à diminuição de força de ligação
entre a pasta de cimento e o vidro, resultado da superfície lisa dos resíduos de vidro.
13
Segundo Castro e Brito (2013), que estudaram misturas de betão com agregado fino de vidro,
concluindo que o desempenho das misturas difere com o tamanho das partículas, apesar da
resistência de 1000MPa do vidro, a resistência do betão diminui com o aumento do teor de vidro,
a fraca ligação de interface entre agregados de vidro e a pasta de cimento é a principal razão dessa
diminuição.
Metwally (2007), citado por Rashad (2014), relatou um aumento de 4.23% em betões com
substituição de 20% de areia de vidro já a substituição de 60% de areia de vidro levou a uma redução
de 6.6% aos 28 dias. Aos 90 dias observou-se uma diminuição da resistência à compressão com o
aumento do teor de areia de vidro.
Autores como Gautam et al. (2012) e Malik et al. (2013), citados por Rashad (2014), defendem que
certos teores de resíduos de vidro aumentam a resistência à compressão, enquanto outros reduzem
a mesma propriedade. Gautam et al. (2012) verificou que a substituição parcial da areia natural
por resíduos de vidro (tamanho de 4.75-0.15 mm) em teores de 10 e 20% aumenta a resistência à
compressão, já teores de 30% e 40% tem efeito contrário. Já Malik et al. (2013) afirma que teores
de 10%, 20% e 30% de resíduo de vidro (tamanho 1.18 - 0 mm) aumentam a resistência à compressão
do betão, já a substituição de 40% de areia de vidro levou a uma diminuição.
Mardani-Aghabaglou et al. (2014) estudou o desempenho mecânico e a durabilidade de betões com
agregado de resíduos de betão e de vidro reciclado, usando misturas com teores de 15%, 30%, 45%
e 60%. Os resultados dos testes de resistência à compressão mostraram que o menor valor registado
foi quando houve uma substituição de 60% de agregado fino por agregado de resíduo de vidro.
Comparando os valores com o betão de referência verificou-se uma diminuição de 1.6%, 3.6%, 6%
e 10.6% respetivamente.
2.3.2.2. Resistência à tração
Park et al. (2004) verificaram uma tendência decrescente com o aumento do teor de agregados de
resíduo de vidro, comparativamente ao betão de referência, comportamento similar quando
submetidos a forças compressivas. De entre as três misturas estudadas, 30%, 50% e 70%, os betões
produzidos com o teor de 30% de agregado de resíduo de vidro apresentaram propriedades de
resistência à tração maior.
Serpa et al b(2012) concluíram que os agregados finos conduzem a piores resultados quanto à
resistência à tração (por compressão diametral e por flexão) podendo este fato ser colmatado com
14
o uso de superplastificantes em vez de alterar a relação a/c nas situações em que se pretende
manter a trabalhabilidade.
Ali e Al-Tersawy (2012), concluíram que a resistência à tração diminui com o aumento do teor de
vidro na mistura, devido à superfície dos resíduos de vidro diminuírem a força de ligação entre o
agregado de vidro e a pasta de cimento.
Mardani-Aghabaglou et al. (2014) constatou, comparando as diversas misturas com a mistura de
referência (com agregados naturais), que a resistência à tração para misturas com teores de 15%,
30%, 45% e 60% de agregado de resíduo de vidro, diminuíram 1.5%, 5.0%, 8.2% e 15.4%
respectivamente, associando esta diminuição ao enfraquecimento da zona interfacial de transição.
2.3.3. Propriedades de Durabilidade
A durabilidade do betão define-se, em termos gerais como a capacidade do material resistir a
ataques de natureza física ou química, sendo atualmente um dos principais focos de estudo na área
dos materiais.
A durabilidade aparece assim associada à minimização da possibilidade dos agentes agressivos
poderem ingressar no betão, o que poderá acontecer em determinadas condições ambientais, por
mecanismos de transporte como permeabilidade, difusão ou capilaridade.
2.3.3.1. Absorção de água por capilaridade
Sendo o vidro um material impermeável, a inserção deste na mistura de betão reduz a sua
permeabilidade, aumentando a sua durabilidade, pois limita a migração de água e de iões dentro
da matriz do betão.
Oliveira et al (2008) concluíram que os betões com areia de resíduos de vidro apresentaram
coeficientes de capilaridade inferior ou similar ao valor da mistura de referência.
Castro e Brito (2013) concluiu que as misturas com substituição de agregados grossos e finos de
vidro simultaneamente mostraram um melhor desempenho na absorção de água por capilaridade,
sendo mais eficiente, a substituição de 10% de agregado grosso e agregado fino. A elevada
rugosidade juntamente com a relação de água/cimento contribuiu para o aumento da porosidade
da estrutura interna, conduzindo por sua vez a um fraco desempenho da mistura.
15
Segundo Taha e Nounu (2007), a natureza impermeável do vidro a sua presença em misturas de
betão pode reduzir a permeabilidade do mesmo. Verificando-se que a quantidade de água absorvida
diminui com o aumento do teor de areia de vidro na mistura cimentícia, a presença de areia de
vidro irá restringir a migração de humidade e iões no interior do betão. Reduzindo a demanda total
de absorção de água, interrompendo a continuidade de microfissuras no interior do betão.
Rashad (2014) afirma, após analisar estudos realizados por Ling e Poon (2011, 2013), Bhandari e
Tajine (2013), Malik (2013), entre outros, relataram a redução da absorção de água devido à
inclusão de areia de vidro. Esta redução pode estar relacionada com a absorção de água
negligenciável do vidro.
2.4. Reações álcalis-agregado
Segundo Lucca (2010), as reações álcali-agregado (RAA) são reações químicas que ocorrem entre
álcalis provenientes principalmente do cimento e alguns minerais reativos existentes no agregado.
Como resultado destas reações a estrutura de betão deteriora-se, pois devido ao seu caráter
expansivo, na presença de humidade gera fissuras, redução da resistência e aumenta a
permeabilidade do material.
A reação álcali-agregado ocorre principalmente em estruturas de betão em contato com a água,
como barragens, pontes, fundações, entre outras, esta reação afeta várias obras de engenharia
civil, requerendo por vezes a substituição dos elementos afetados, afirmam Cunha e Cincontto
(2008).
As reações podem ser classificadas em três tipos, em função dos mecanismos envolvidos e da
composição mineralógica dos agregados:
Reação álcali-sílica
Reação álcali-silicato
Reação álcali-carbonato
Para que se possam desenvolver este tipo de reações é necessário existir presença de três
condições, como a presença de fases reativas no agregado, humidade suficiente e uma
concentração de hidróxidos alcalinos (K+, Na+ e OH-), Cunha e Cincontto (2008).
16
É, assim, fundamental conhecer as características dos agregados, para saber qual o tipo de reação
que afetou a estrutura. Para descrever com maior facilidade todo o processo das RAA, é necessário
o entendimento das propriedades químicas e físicas dos agregados.
2.4.1. Reações álcalis-sílica
Segundo Santos e Brito (2008), as reações álcalis-sílica (RAS) são manifestações patológicas que
ocorrem em longo prazo no betão já endurecido, e apresentam-se como uma das principais
condicionantes da durabilidade das estruturas de betão.
Observa-se que as RAS enquadram-se nas reações expansivas e são as que mais afetam o betão com
agregados de vidro, sendo uma das grandes condicionantes à sua durabilidade, sendo este o motivo
do seu destaque de entre as várias RAA.
A sílica (SiO2) presente em alguns agregados reage com os iões alcalinos (OH-, Na+ e K+)
provenientes dos hidróxidos de álcalis existentes no cimento, formando um composto álcali-sílica.
Tabela 2.1. Fases da sílica nos vários tipos de agregado
Fases da sílica Tipos de agregado
Vítrea Vidros naturais e artificiais
Amorfa (forma mais desordenada e reativa) Calcedônias, opalas
Microcristalina Quartzo
Cristalizada metaestável cristobalistas e tridimitas
Por sua vez o composto álcali-sílica ao reagir com os iões de cálcio do hidróxido de cálcio (Ca(OH)₂)
forma um gel expansivo silicato de cálcio alcalino ou de sílica-cálcio.
O gel, produto das RAS, na presença de água aumenta de volume e expande-se entre os poros do
betão criando forças expansivas, gerando tensões de tração. Ao atacar os pontos mais fracos, como
os poros ou a superfície dos agregados, o gel causa fissuras e perda de resistência do material,
afetando assim a durabilidade do elemento de betão.
As estruturas afetadas por esta reação podem apresentar vários tipos de manifestações como:
Fissuras
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Expansão e/ou desalinhamento dos elementos estruturais
Exsudação de gel (por vezes confundido por eflorescência)
Lascamentos, denominados Pop-outs
As fissuras desenvolvem-se na superfície do betão, e podem apresentar duas variantes. Quando o
elemento está sujeito a tensões elas possuem uma forma alinhada, mas caso o betão não esteja
sujeito a tensões pré-existente estas manifestam-se em forma de mapa. Sendo também possível a
combinação dos dois tipos.
Para além dos componentes do betão, como a composição dos agregados e o teor de álcalis do
cimento, as condições do meio ambiente, como a humidade e a temperatura são fatores bastante
influentes na reação álcalis-sílica.
Os álcalis provem principalmente do cimento, mas existem outras fontes externas. A utilização de
água do mar na mistura pode influenciar o teor de álcalis no betão, tal como a absorção de água
pelo contato de águas subterrâneas ricas em sulfato, assim como o contato com a água do mar. O
teor de álcalis no betão depende ainda da permeabilidade do material, da porosidade, assim como
do tempo em que este está exposto ás fontes de álcalis.
A temperatura também é um propulsor das expansões geradas pelas RAS, segundo Foradada (2005)
citada por Santos (2008), a velocidade de reação e a formação do gel aumentam com a
temperatura, mas a sua viscosidade diminui, permitindo que se dissolva com mais facilidade nas
fissuras e poros, dissipando-se em parte a expansão. Em suma as RAS desenvolvem-se mais
rapidamente com o aumento da temperatura, aquando a uma temperatura menor a expansão
torna-se mais lenta, o entanto prolonga-se por mais tempo.
A existência de água é essencial para o processo de hidratação do cimento, no entanto em grande
quantidade pode ser considerada prejudicial. A abundância de água quer seja por contato externo
direto, quer pela humidade relativa do ar, estimula a formação do gel expansivo.
Para que esta reação se desencadeie é necessário, para além de um agregado potencialmente
ativo, álcalis do cimento, um teor de humidade entre 75-80%, afirma Silva (2009).
Segundo Poole (1992), citado por Lucca (2010), a expansão devido a RAS varia diretamente com a
humidade relativa do betão, embora se despreze a reação expansiva baixo dos 70% HR, acima dos
80% os efeitos são visivelmente perceptíveis.
A prevenção deste acontecimento pode passar pela restrição do acesso da água ao betão, ou a
inclusão de medidas mitigadoras, visto que é difícil controlar o acesso de água.
18
A composição do agregado é um fator bastante influente nas RAS, com o aumento da percentagem
de agregado de vidro no betão há um aumento da taxa de expansão devido às reações álcalis-sílica
que a inserção deste material desencadeia.
Rashad (2014) ao analisar estudos realizados por Limbachiya (2009), Kou e Poon (2009), Serpa
(2013), afirmou que em geral a inclusão de areia de vidro na matriz cimentícia aumenta a expansão
RAS, verificou ainda que a medida que o tamanho da partícula aumenta a expansão também
aumenta. Mostrou ainda que a cor do vidro tem efeito significativo sobre a expansão ordenando-as
do seguinte modo: azul – branco – âmbar – castanho - verde.
19
2.4.2. Medidas mitigadoras das Reações Álcalis-Sílica
As medidas mitigadoras são ações tomadas de forma a prevenir ou reduzir os impactos negativos
que possam comprometer o material ou a estrutura.
Não sendo possível evitar nem recuperar a deterioração dos elementos de betão provocada pelas
reações álcali-agregado, é necessário prevenir o seu acontecimento. Como não é fácil evitar a
difusão de humidade e o emprego de um cimento com baixo teor de álcalis ou de agregados,
podemos optar por pôr em pratica algumas medidas mitigadoras, como a inserção de adições ativas
como escoria de alto forno, metacaulino, entre outros que mitiguem as reações, de forma a evitar
o seu aparecimento em futuras construções.
Ao longo dos anos autores como Park et al. (2004), Topçu et al. (2008) e Taha e Nounu (2009), têm
documentados estudos com vários métodos de atenuar as RAS, eles incluem a substituição de
cimento, o uso de minerais e aditivos químicos, bem como de reforço de fibras adicionais
mencionando autores como. O efeito supressor de ASR também depende da dosagem quantidade,
afirma Du e Tan (2014).
De modo a perceber qual o tipo de adição, a percentagem necessária para mitigar as RAS, foram
realizados alguns estudos, de modo a perceber o seu comportamento perante os diferentes tipos
de adição.
Cunha e Cincontto (2008), ao analisar teores de adições para mitigação da expansão álcali-
agregado, constatou que a eficiência das adições variou consoante a sua composição química e
mineralógica, e a sua proporção no cimento, assim como o grau de reatividade do agregado com o
tipo de reação álcali-agregado. Demonstrando-se mais eficiente a sílica ativa, seguida pelo
metacaulino, cinzas volantes e por fim escorias de alto forno.
A E 461, citada por Silva (2009), elaborada a partir dos dados publicados pela RILEM, recomenda a
utilização dos seguintes teores por tipo de adição: sílica ativa de 10%, cinzas volantes siliciosas ≥
30 %, escória granulada de alto forno moída ≥ 50 %, um teor de metacaulino na ordem dos 15%
como efetivo no controlo e prevenção das RAS.
Lucca (2010), menciona o estudo de Munhoz (2007), que ao analisar a utilização de adições ativas
como escoria de alto-forno, cinza volante, metacaulino e sílica ativa conseguiu mostrar que a
capacidade das adições ajuda na redução da expansão, mas é dependente do teor utilizado, da
composição química e mineralógica e o grau de reatividade do agregado.
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Silva et al. (2010) afirma que os mecanismo de inibição parece estar relacionado com a redução de
alcalinidade do meio, e conclui com base nos dados obtidos no seu estudo que com exceção das
cinzas de biomassa, todas as adições minerais do tipo II são efetivas na mitigação das RAS,
dependendo do tipo e do teor de adição utilizada.
Serpa et al a (2012) afirma que o emprego de misturas de agregados naturais reativos aos álcalis do
vidro reciclado é viável sendo mais eficiente com agregados de natureza calcária.
Segundo Du e Tan (2014), afirmam que nem todos os métodos mitigadores mostraram aumento de
eficiência com o aumento da quantidade das adições. Após o seu estudo concluíram que o teor
eficiente para cada adição é cerca de 10-50% de cinza volante, 45-60% de escoria granulada de
alto-forno, 12,5% para sílica ativa, 1,5-2,0% de fibras de aço e 0,5-2,0% de composto de lítio.
Ordenando as várias adições pela sua eficiência: cinzas volantes, composto de lítio, escoria de alto-
forno, sílica ativa e fibras de aço.
Rashad (2014) ao rever estudos como o de Taha e Nounu (2009) afirma que as expansões devido às
RAS em argamassas e betões contendo areia de vidro podem ser mitigadas pela adição de 10-30%
metacaulino, 20-50% cinzas volantes, 50-60% de escória de alto-forno, 10% sílica ativa, 1-2% de
Ni2CO3, 1% de nitrato de lítio (LiNO3) e uma quantidade adequada de fibras.
2.4.2.1. Cinzas volantes
A cinza volante é um tipo de adição mineral obtido por precipitação mecânica ou eletrostática dos
gases de exaustão de estações alimentadas por carvão (Neville, 1997) é constituída principalmente
por silicato vítreo contendo alumínio, ferro, afirma Lucca (2010).
Segundo Sherata et al (1999) referidos por Lucca (2010), os fatores influentes são os teores de
cálcio, sílica e álcalis. Os compostos CaO e SiO2 afetam os produtos de hidratação devido a
quantidade de cálcio e sílica no sistema, quanto maior a quantidade de sílica menor a relação Ca/Si
dos produtos e/ou maior a quantidade destes, resultando numa maior quantidade de álcalis
retirados da solução por esses produtos de hidratação. Já o alto teor em cálcio aumenta a relação
Ca/Si dos produtos, reduzindo a quantidade de álcalis removidos da solução. Finalmente, quanto
maior o teor de álcalis da cinza maior o seu desprendimento da cinza para a solução dos poros,
resultando de uma maior alcalinidade.
O betão com cinzas volantes economiza energia e material virgem, o uso desta adição também
aumenta a resistência à tração como melhora a trabalhabilidade, reduz a retração ou calor de
21
hidratação, melhora a resistência contra o ataque químico. No entanto também possui algumas
desvantagens como o facto de retardar o processo de hidratação, o cuidado durante a cura deve
ser maior e o facto de só melhorar a trabalhabilidade de misturas coesivas.
Segundo Bleszynski e Thomas (1998), citados por Lucca (2010), ao analisarem os betões com cinza
volante, não constataram a presença da camada rica em cálcio, o gel rico em potássio permaneceu
na superfície do agregado, mas o gel rico em sódio dispersou-se pela matriz cimentícia. A cinza
volante reduz a disponibilidade de cálcio ao reduzir o conteúdo de Ca(OH)2, o gel torna-se mais
fluido dispersando-se pela matriz cimentícia sem criar tensões internas. Afirmam ainda que o uso
deste aditivo reduz à alcalinidade da solução dos poros, a permeabilidade, a mobilidade iônica e
refina a estrutura dos poros.
Segundo Ferreira (2000), a substituição de 40% de cimento por cinza volante diminui três vezes o
coeficiente de difusão de betões de elevado desempenho.
Sherata e Tomás, (2000), citados por Lucas (2010), afirmam que a existência de cinza volante,
independentemente do seu teor ou tipo reduz a expansão comparada com o betão de referência
(sem cinza volante ou qualquer outro aditivo). Mostram ainda que a medida que aumentamos o
teor da substituição a redução também cresce. Enquanto que uma cinza volante com baixo teor
em cálcio é capaz de manter a expansão abaixo dos 0.04% usando apenas um teor de 20%, uma
cinza com alto teor de álcalis ou cálcio necessitara de um teor maior, entre 40ª 50%.
Segundo Cunha e Cincontto (2008), citando Malvar et al (2002), afirmam que a cinza volante é
eficiente na minimização de RAA quando presente em teores de 25% a 35%.
Silva et al. (2010) concluíram no seu estudo ser suficiente uma substituição na ordem de 15-20%,
sendo a par com o metacaulino as adições que melhor desempenho mostraram na mitigação das
expansões devido à RAS.
Segundo Du e Tan (2014), afirmam que como é de conhecimento geral, as cinzas volantes é um
subproduto industrial, e a sua utilização como substituição de cimento reduz o impacto ambiental
negativo como melhora a durabilidade do betão. As cinzas volantes é um ótimo supressor das RAS,
no entanto o uso de um teor superior a 40% leva a uma diminuição de 20% da resistência à
compressão do betão, embora essa perda possa ser compensada pela reação pozolânica numa idade
mais avançada.
22
23
2.4.2.2. Metacaulino
O metacaulino é uma adição mineral de elevada eficácia, e ao contrário de muitas adições minerais
que geralmente são rejeitos industriais secundários, o metacaulino é um produto precedente de
matérias-primas criteriosamente selecionadas, cujo processo de fabricação é totalmente
controlado e rigoroso, possuindo normatização, ASTM C618.
Proveniente da caulinita, o metacaulino é obtido pela calcinação entre 700ºC e 800ºC, sendo
constituído basicamente por 51% de sílica (SiO2) e 41% de alumina (Al2O3), possui uma cor branca e
o seu peso especifico é aproximadamente duas vezes menor que o do cimento.
Os compostos a base de sílica do metacaulino reagem com o hidróxido de cálcio presente no
cimento, formando produtos mais resistentes, estáveis, insolúveis, fazendo com que sobre menos
do composto para ser lixiviado, devido a sua característica altamente solúvel ou reagir com
sulfatos, responsável por gerar reações danosas fissurando o betão
A reatividade pozolânica de um metacaulino depende da sua cristalinidade de origem, da
granulometria e do grau de amorfização. O tamanho de partícula de metacaulino é menor do que
as partículas de cimento, mas não tão fina como pó de sílica.
O uso de metacaulino não produz apenas redução dos impactos ambientais, como se trata de uma
pozolana de alta eficiência, melhora o desempenho, a durabilidade entre outras características do
betão.
De acordo com o fabricante, a adição deste material aumenta a resistência mecânica à compressão
e tração, reduz a capilaridade e porosidade tornando o betão mais impermeável, impossibilitando
a penetração de agentes erosivos como cloretos e sulfatos, inibe ainda as RAA e proporciona
melhorias na zona de transição pasta de cimento e agregado (Beltrão e Zenaide, 2010)
Segundo Cunha (2008), citando Malvar et al (2002) o metacaulino é eficiente na minimização de
RAA quando presente em teores próximos de 10%.
Silva et al. (2010) afirmam a eficiência de 10-20% de metacaulino, constatando que a partir de 10%
existe uma redução de aproximadamente 91% a 1 ano. A substituição de 10% de cimento por
metacaulino já é suficiente para mitigar as expansões associadas às RAS.
24
2.4.2.3. Pó de vidro
O vidro tem potencial para desenvolver as RAS quando usado como agregado, já ao ser esmagado
adquire propriedades pozolânicas, o que confere ao betão, quando presente, novas características.
Shi e Zheng (2007) afirmam que o pó de vidro moído apresenta uma boa reatividade pozolânica
podendo ser utilizado como um substituto do cimento, as suas propriedades pozolânicas aumentam
a medida que o tamanho das suas partículas diminuem. Os resultados dos testes de ASTM C 1260
indicam que a expansão da RAA diminui com o aumento do teor de substituição de vidro.
Serpa et al. a (2012) afirma no seu estudo que natureza química e mineralógica do vidro permite
que este possa ser utilizado como adição tipo II, desde que tenha granulometria fina. Citando
Corinaldesi et al. (2005) que verificaram a utilização de vidro em pó (< 100 µm) produz melhorias
no desempenho mecânico. Taha e Nounu (2008) concluíram que o pó de vidro conduz à diminuição
da concentração do ião hidroxilo na solução encontrada nos poros, considerada responsável pela
redução do risco de expansão devido à RAS. Pontes et al. (2011) verificaram que pó de vidro, obtido
por britagem de vidro reciclado (dimensão < 125 µm), apresentava uma reatividade pozolânica
semelhante à de cinzas de biomassa. Concluiu, no fim do seu estudo que o vidro reciclado apresenta
potencial como agregado ou adição mineral, a sua influência na RAS depende do teor e da
granulometria da substituição. O vidro moído tem propriedades que possibilitam o seu uso como
pozolana, podendo ser empregue como adição mineral na mitigação de RAS, quando na presença
de agregados reativos naturais. A aplicação do vidro aumenta com a diminuição da granulometria.
A possibilidade de emprego de misturas binárias, aumenta a utilização de vidro reciclado em
materiais cimentícios, incrementando a capacidade mitigadora das adições minerais.
Rashad (2014) relata que a inserção de areia de vidro aumenta a expansão RAS à medida que o seu
teor presente no betão também aumenta, assim como com o aumento do tamanho da partícula, no
entanto refere que alguns investigadores afirmam que partículas de vidro com apenas 0.3 mm é
suficiente para suprimir a expansão RAS.
25
3. Procedimento experimental
3.1. Introdução
No âmbito de analisar o comportamento de betões com agregados de vidro, foi realizado um estudo
experimental nos Laboratórios de Construção da Universidade da Beira Interior.
O objetivo principal foi avaliar a influência da substituição dos agregados naturais (finos e grossos),
por agregado de vidro reciclado no comportamento do betão.
Podem-se apontar duas fases no betão, o estado fresco e o estado endurecido. Na primeira fase
observa-se a trabalhabilidade. A resistência à compressão, módulo de elasticidade, porosidade, são
outros exemplos de propriedades do betão conferidos na segunda fase.
Os ensaios realizados no estado fresco tiveram como objetivo avaliar a influência do aumento do
teor de vidro tanto como agregado fino ou agregado grosso na trabalhabilidade das misturas.
Já os ensaios realizados no estado endurecido tiveram como finalidade avaliar a influência da
adição de agregados de vidro na resistência à compressão, comparativamente ao betão de
referência com agregados naturais.
As características dos materiais que compõem as misturas são apresentadas a seguir.
26
3.2. Materiais
Os materiais utilizados para a realização dos ensaios estudados neste capitulo foram selecionados
após a devida pesquisa bibliográfica e de acordo com os requisitos normativos especificados, tendo
em conta o material existente e disponível no Laboratório de Engenharia da Universidade da Beira
Interior.
3.2.1. Cimento
O cimento usado no desenvolvimento deste trabalho foi o cimento Portland CEM I 42,5R, com massa
volúmica de 3140 kg/m3, de acordo com a norma NP EN 197-1: 2001.
3.2.2. Agregados
Quanto a escolha dos agregados utilizou-se agregados existentes no laboratório, como é o caso dos
agregados finos e grossos de origem natural, tendo em conta as suas granulometrias. Os agregados
de resíduos de vidro foram produzidos em laboratório (recolha, tratamento, beneficiamento e
seleção).
3.2.2.1. Agregados naturais
Os agregados naturais dividem-se consoante a sua granulometria em agregado fino e agregado
grosso. Sendo que para o agregado fino foi utilizada uma areia amarela proveniente do rio Tejo,
de origem fluvial, designada areia grossa, com granulometria compreendida entre 0 a 4 mm.
Como agregado grosso foi utilizado uma mistura de brita e pedrisco, com uma granulometria
compreendida entre 4 a 16 mm e 1 a 4 mm respectivamente. Selecionando-se o material consoante
a granulometria conforme será explicado.
Figura 3.1. Pedrisco e brita utilizados no estudo
27
3.2.2.2. Agregado de vidro
Os agregados de vidro são provenientes de resíduos sólidos urbanos, como garrafas com destino à
reciclagem. As garrafas foram fornecidas por vários estabelecimentos na região da Covilhã, não
havendo controlo na percentagem de cada cor.
Os resíduos foram devidamente tratados por lavagem, evitando assim a contaminação do agregado
produzido por outro tipo de resíduo existente nas garrafas, a fim de não comprometer os resultados.
Figura 3.2. Britador de mandíbulas
As garrafas foram reduzidas em partículas de agregados com a ajuda de um britador de mandíbulas,
de modo a obter uma granulometria semelhante ao agregado fino (areia) e grosso natural (pedrisco
e brita 1), cuja massa vólumica ronda os 2500 kg/m³.
Figura 3.3. Vidro após ser reduzido a partículas
28
3.2.3. Água de amassadura
Foi utilizada água potável da rede pública, embora não existisse nenhuma preocupação especial
quanto a este componente, considera- se a conformidade da mesma com a norma NP EN 1008:2003.
3.2.4. Adições
De modo a mitigar as reações possíveis entre os agregados e o cimento (reações álcali-sílica) foi
utilizada uma adição ativa. Deste modo optou-se por uma cinza volante, devido a sua
disponibilidade no Laboratório de Construção e às suas propriedades pozolânicas, cuja massa
volúmica ronda os 2380 kg/m3.
3.2.5. Adjuvante
De entre os inúmeros tipos de adjuvantes existentes e dos vários tipos optou-se pela utilização do
“superplastificante Sika Viscocrete 3005”, de acordo com a NP EN 934:2-2009. Este
superplastificante tem numa densidade de 1050 kg/m3 aproximadamente, é basicamente uma
solução aquosa de policarboxilatos modificados. E é indicado para betões de classe igual ou superior
a C30/37.
Uma vez esse trabalho pretende dar continuidade ao estudo realizado por Machado e Sainhas,
(2007) estabeleceu-se a dosagem de 0.6% de superplastificante tal como a utilizada por esses
autores.
29
3.3. Caracterização dos materiais
3.3.1. Análise granulométrica
A análise granulométrica foi realizada para os agregados naturais e para os agregados de resíduos
de vidro, com o auxílio de uma peneiradora mecânica, que através da rotação e oscilação separa
os resíduos, consoante o seu tamanho. Foi utilizada uma balança de precisão KERN PCP cuja
capacidade máxima é de 10kg e a sua precisão de 0.1 grama, e ainda os peneiros de malha
quadrangular cuja abertura será mencionada a seguir.
Neste projeto foi necessário ter em atenção a quantidade de material existente no laboratório,
como é o caso do agregado natural, e a quantidade de material proveniente dos resíduos de vidro
coletados. Deste modo optou-se por ajustar a granulometria do material existente em laboratório
ao material produzido com os resíduos de vidro com a ajuda do britador.
Primeiramente, e devido a abundância de agregado natural, efetuou-se a análise granulométrica
do vidro, de forma a adaptar-se a granulometria dos agregados naturais à granulometria dos
agregados de vidro, tanto grossos como finos. Procedeu-se do seguinte modo:
i. Colocaram-se os agregados de resíduo de vidro na estufa ventilada durante 120 minutos a
100 oC.
ii. Colocou-se o agregado de resíduos de vidro no peneiro com malha de 4 mm, e com o auxílio
da máquina de peneiração, de modo a separar o agregado grosso do agregado fino.
Figura 3.4. Estufa e peneiro utilizados neste estudo
Todo o agregado que fica retido no peneiro com malha de 4 mm é considerado grosso, todo aquele
que passou pelas malhas do peneiro é considerado fino.
30
Posteriormente repetiu-se o processo de modo a analisar a granulometria dos diferentes tipos de
agregado, colocaram-se os peneiros por ordem crescente na máquina de peneiração. Para o
agregado grosso foram utilizados cerca de 8 kg e para o agregado fino cerca de 600 gramas,
dividiram-se em três frações de modo a facilitar a peneiração.
i. Pesaram-se os peneiros, individualmente.
ii. Colocou-se agregado de brita de vidro no peneiro superior, constituído por 3 peneiros de
malhas 16 mm, 8 mm e 4mm.
iii. Ligou-se a máquina de peneiração por 10 minutos.
iv. Pesaram-se os peneiros com agregado e registaram-se os valores.
Para o agregado fino o procedimento foi semelhante, apenas os peneiros variaram, nesta etapa
utilizaram-se peneiros de malhas 2 mm, 1 mm, 0.500 mm, 0.250 mm, 0.125 mm e 0.063 mm.
A média das massas retidas em cada peneiro auxiliou no traçado das curvas granulométricas do
agregado de brita de vidro e do agregado de areia de vidro, respectivamente representadas:
Figura 3.5. Curva granulométrica característica da brita de vidro
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
125,0063,0031,5016,008,004,002,001,000,500,2500,1250,063
Per
cen
tage
m c
um
ula
tiva
(%
)
Abertura quadrada dos peneiros (mm)
Granulometria da brita de vidro
retidas passadas
31
Figura 3.6. Curva granulométrica característica da areia de vidro
De forma a obter um agregado de brita natural com granulometria semelhante a do agregado de
brita de vidro reciclado foi necessário misturar a brita com o pedrisco, adaptando as percentagens
de cada um. Quanto ao agregado de areia natural foi apenas necessário adaptar as percentagens
de areia retida em cada peneiro. Deste modo:
i. Peneirou-se o agregado natural, foram aproveitados os peneiros utilizados anteriormente
para peneirar o agregado de vidro, durante 10min.
ii. Separou-se o material em diferentes sacos.
iii. Pesaram-se os sacos.
iv. Misturam-se as granulometrias em igual proporção a do agregado de vidro, igualando deste
modo a granulometria do agregado natural ao agregado de vidro.
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
125,0063,0031,5016,008,004,002,001,000,500,2500,1250,063
Per
cen
tage
m c
um
ula
tiva
(%
)
Abertura quadrada dos peneiros (mm)
Granulometria da areia de vidro
retidas passadas
32
Nas tabelas seguintes (Tabela 3.1 e Tabela 3.2) são apresentadas a granulometrias características
do agregado de brita de resíduo de vidro, e da areia de resíduo de vidro respetivamente obtidas
após a análise granulométrica. Estas granulometrias serão usadas na elaboração das diferentes
misturas para a produção dos betões.
Tabela 3.1. Granulometria característica do agregado de brita de resíduo de vidro
Tabela 3.2. Granulometria característica do agregado da areia de resíduo de vidro
Granulometria da areia de vidro
Dimensão das aberturas do peneiro (mm)
Material retido
Percentagens acumuladas
Passados Retidos
(g) (%) (%) (%)
4,00 0,00 0,00 100,00 0
2,00 251,80 42,73 54,91 45,09
1,00 148,60 25,22 29,70 70,30
0,50 84,70 14,37 15,32 84,68
0,250 50,70 8,60 6,72 93,28
0,125 29,90 5,07 1,65 98,35
0,063 23,60 4,00 -2,36 102,36
Material restante no fundo 0,00 0,00 0,00 100,00
Total 589,30 100,00
Granulometria da brita de vidro
Dimensão das aberturas do peneiro (mm)
Material retido Percentagens acumuladas
(g) (%)
Passados Retidos
(%) (%)
16,00 66,00 0,94 99,06 0,94
8,00 3350,70 47,50 51,57 48,43
4,00 3636,00 51,54 0,03 99,97
2,00 0,00 0,00 0,00 99,97
Material restante no fundo 1,80 0,03 0,00 100,00
Total 7054,50 100,00
33
3.3.2. Composição do betão
Após a análise granulométrica do agregado de resíduo de vidro, os teores dos componentes de cada
agregado natural adoptados são os seguintes:
Tabela 3.3. Teores de granulometria para cada tipo de agregado
Agre
gado n
atu
ral fi
no
Dimensão das aberturas do
peneiro (mm)
Teor
(%)
Agre
gado n
atu
ral gro
sso
Dimensão das aberturas do
peneiro (mm)
Teor
(%)
2,000 43
8,000 50 1,000 25
0,500 14
0,250 9
4,000 50 0,125 5
0,063 4
O traço das misturas a serem estudadas foi definido com base no trabalho de Machado e Sainhas
(2007), sendo os teores de substituição determinados elos mesmo autores. O traço utilizado está
descrito na seguinte Tabela 3.4, e foi determinado para um betão de referência, com agregados
naturais:
Tabela 3.4. Traço, em massa (kg), da mistura do betão de referência
Para a realização deste estudo estipulou-se que os teores de vidro a serem substituídos seriam 50
e 100% para ambos os agregados (areia e brita), desta forma foram produzidas quatro misturas para
além do betão de referência, esta com teor de vidro 0%, servindo deste modo para comparações.
As misturas com substituição parcial ou total dos agregados naturais foram produzidas com as
seguintes percentagens de substituição:
Material Cimento Água Cinza
volante Areia Brita
Massa (kg)
1 0.6 0.29 1.87 3.14
34
- M 50/50: betão com substituição de 50% da areia natural por areia de vidro e 50% de brita natural
por agregado grosso de vidro;
- M 50/100: betão com substituição de 50% de areia natural por areia de vidro e 100% de brita
natural por agregado grosso de vidro;
- M 100/50: betão com 100% de substituição da areia natural por areia de vidro e 50% de substituição
da brita natural por agregado grosso de vidro, e
- M 100/100: betão com 100% de areia de vidro e agregado grosso de vidro.
Tendo em conta o número de corpos de prova necessários para cada propriedade a ser medida as
quantidades de materiais foram definidas para o traço proposto na tabela 3.4 para a produção dos
mesmos e estas são apresentadas na tabela 3.5.
Tabela 3.5. Tipo de misturas com as devidas quantidades e substituições
Tipo de Mistura
Cimento (kg)
Cinza volante (kg)
Areia natural (kg)
Areia de vidro (kg)
Brita natural (kg)
Brita de vidro (kg)
M Ref.
6 1.74
11.22 - 18.84 -
M 50/50 5.61 5.61 9.42 9.42
M 50/100 5.61 5.61 - 18.84
M 100/50 - 11.22 9.42 9.42
M 100/100 - 11.22 - 18.84
35
3.4. Procedimento de mistura
Após se determinarem as quantidades de cada elemento procedeu-se a realização das misturas.
Neste caso, utilizou-se uma betoneira de eixo vertical, que facilita a mistura de todos os
componentes conferindo ao betão maior homogeneidade.
Utilizou-se para a medição das massas dos materiais uma balança AND FV 60K, com capacidade
máxima de 60 kg e precisão de 0.02kg.
Um procedimento de mistura foi adotado com a finalidade de garantir uniformidade e
homogeneidade das misturas estudadas, em detalhes foram executadas as seguintes etapas:
Pesaram-se todos os materiais na balança descrita precedentemente.
Colocaram-se os agregados grossos na betoneira, com 50% de água.
Misturou-se durante 1 minuto.
Colocou-se então o cimento previamente misturado com a cinza volante (adição).
Adicionou-se o agregado fino com os restantes 50% de água.
Acrescentou-se superplastificante.
Deixou-se completar o período de 3 a 4 minutos.
Figura 3.7. Aspecto do betão após mistura
36
3.5. Ensaios do betão no estado fresco
A análise da trabalhabilidade dos betões frescos foi realizada através dos ensaios de abaixamento
do tronco de cone e da mesa de espalhamento, logo após a mistura.
3.5.1. Ensaio do abaixamento do tronco de cone (slump test)
O ensaio de abaixamento, teste do cone de abaixamento, (Slump test) foi realizado de acordo com
a norma NP EN 12350-2:2009, este ensaio foi realizado para todas as misturas.
Para a realização deste ensaio foi necessário uma haste de socamento de 60x16cm, um tronco de
cone com 30 cm de altura, cujo topo possui um diâmetro de 10 cm e a base 20 cm, e uma régua.
i. Colocou-se o tronco-cônico sobre uma placa metálica nivelada. Colocam-se os pés nas abas
inferiores do tronco.
ii. Preencheu-se o tronco-cônico com betão, em 3 camadas, recebendo cada camada 25 golpes
com a haste de socamento, penetrando parcialmente a camada anterior.
iii. Após a última camada, retirou-se o excesso de betão com a ajuda de uma régua metálica,
de forma a alisar a superfície.
iv. Retirou-se com um só movimento o molde, o betão abateu-se pelo seu próprio peso.
v. Colocou-se o tronco-cônico ao lado da mistura de betão moldada e com a ajuda da haste
apoiada no topo do tronco-cônico, mediu-se o abaixamento.
Figura 3.8. Procedimento do ensaio do tronco de cone (http://3.bp.blogspot.com/-hGEYgzmJ9Vg/UeaUYgu0oOI/AAAAAAAABK8/Fa3CZ0219vU/s1600/SLUMP+2.jpg)
37
3.5.2. Ensaio da mesa de espalhamento (mesa de Graff)
O ensaio de espalhamento foi realizado para todas as misturas, encontrando-se no estado fresco,
de acordo com a norma NP EN12350-5 de 1999, de modo a analisar a consistência do betão.
vi. Colocou-se a mesa de espalhamento no chão, de modo a esta ficar nivelada.
vii. Limpou-se a mesa de espalhamento e o tronco-cónico com um pano humedecido
viii. Centrou-se o tronco-cônico e preencheu-se de betão com duas camadas iguais.
ix. Cada camada recebeu 10 golpes com a haste de socamento de modo a compactar a mistura.
x. Após a última camada, retirou-se o excesso de betão com a ajuda de uma régua metálica,
de forma a alisar a superfície.
xi. Removeu-se o molde.
xii. Levantou-se a placa superior com a ajuda da pega deixando-se cair por 15 vezes.
xiii. Mediu-se o diâmetro do espalhamento em duas direções.
Figura 3.9. Mesa de espalhamento
Depois de medidos os dois diâmetros é possível calcular o diâmetro médio de cada mistura, assim
como a área relativa de espalhamento através da formula:
𝑓 =𝑑1 + 𝑑2
2
38
3.5.3. Medição da massa volúmica
A massa volúmica é definida pela relação entre a massa de um corpo e o volume que o mesmo
ocupa. Deste modo a massa volúmica foi determinada para cada mistura produzida, no estado
fresco, de acordo com a norma NP EN 12350-6: 2009:
i. Pesaram-se os moldes vazios, registando-se o seu valor
ii. Encheram-se os moldes com a mistura de betão
iii. Compactaram-se os corpos de prova com um vibrador
iv. Rasaram-se os moldes com a ajuda de uma régua
v. Pesaram-se os moldes com a mistura de betão
vi. Calculou-se a massa volúmica de acordo coma formula:
𝐷 =𝑚2 − 𝑚1
𝑣
Sendo:
D - massa volúmica do betão fresco, kg/m3
m1 - massa do molde, kg
m2 – massa do molde com a mistura de betão, kg
V- volume do molde, m3
39
3.6. Ensaios do betão no estado endurecido
Para a determinação das propriedades físicas e mecânicas do betão foram moldados corpos de
prova cúbicos de 150 mm de arestas, segundo a norma NP EN 12390-2. Um vibrador de imersão foi
utilizado para compactar as misturas.
Os corpos de prova foram mantidos em uma estufa com 22ºC e 95% de humidade relativa durante
24 horas, sendo então realizada a descofragem dos mesmos. Logo após a descofragem, os corpos
de prova foram devidamente identificados e mantidos na estufa até completarem a idade de
28dias.
Figura 3.10. Betão nos moldes por compactar e compactado
3.6.1. Medição da massa volúmica
A massa volúmica no estado endurecido foi calculada tendo tem conta as características físicas dos
corpos de prova, deste modo todos os corpos de prova depois de desmoldados e curados, foram
medidos e pesados. Registou-se a área da base, a altura e o peso dos mesmos antes de se proceder
as restantes ensaios. O ensaio foi realizado de acordo com a norma NP EN 12390-7 (2003).
Calculou-se a massa volúmica para cada provete no estado endurecido pela formula:
𝑚𝑣 =𝑝𝑒𝑠𝑜
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒=
𝑝𝑒𝑠𝑜
á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑎 𝑏𝑎𝑠𝑒 ∗ 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎
40
3.6.2. Determinação da velocidade ultrassónica e do modulo de elasticidade dinâmico
Os ensaios de ultrassom foram realizados nos corpos de prova com dimensões de 15 x 15 x 15 cm
aproximadamente, segundo a norma BS 1881-203/1986. Este ensaio consiste na determinação da
velocidade de propagação de um impulso ultrassónico entre dois pontos de medida (figure 11). Este
ensaio permite obter informações sobre as características mecânicas, a homogeneidade e a
presença de fissuras e defeitos.
Antes de se realizar o ensaio em si, foram pesados todos os corpos de prova, seguidamente foram
colocados um emissor e um receptor em faces opostas, o ensaio foi realizado em duas direções.
Primeiramente mediu-se o tempo em microssegundos paralelamente a face de identificação do
corpo de prova, registando-se a sua largura, posteriormente repetiu-se o mesmo processo para a
face perpendicular. Todos os valores foram registados.
Figura 3.11. Corpo de prova em perspectiva
Figura 3.12.Vista em planta das direções das medições
3.6.3. Ensaio de resistência à compressão
A resistência à compressão das misturas foi determinada em conformidade com a NP EN 12390-3:
2009 aos 28 dias, em cubos de 150 mm de aresta, mantidos em condições de temperatura e
humidade.
Os corpos de prova são colocados numa máquina de ensaio à compressão com uma capacidade
máxima de 3 000kN:
i. Verificou-se que a prensa estava livre de sujidade e objetos que pudessem comprometer o
ensaio
41
ii. Colocaram-se os corpos de prova no centro do prato inferior
iii. Posicionaram-se os corpos de prova de forma a que a carga seja aplicada
perpendicularmente à direção da moldagem
iv. Aplica-se a carga de 13,5 kN/s, de forma continua e gradual
v. Aumenta-se a carga até o corpo de prova ceder (atinge a rotura)
vi. Registaram-se os valores de carga máxima suportada pelo provete antes da rotura
Figura 3.13. Prensa utilizada para os ensaios de compressão
Ao retirarem-se os corpos de prova da prensa procedeu-se ao registo fotográfico, pode-se verificar
que os corpos de prova apresentam uma rotura do tipo normal.
Figura 3.14. Rotura do tipo normal
Após este procedimento pode-se então calcular a resistência à compressão, usando para isso a
expressão:
𝑓𝑐 =𝐹
𝐴𝑐[Mpa ou N/mm2 ]
Sendo:
fc - a resistência à compressão [Mpa]
F – carga máxima À rotura [N]
Ac – a área da secção transversal do provete, onde é aplicada a força [mm2]
42
3.6.4. Absorção por capilaridade
Para a determinação da absorção de água por capilaridade o método de ensaio foi realizado
segundo o normalizado pela especificação LNEC E393 – Determinação da absorção de água por
capilaridade. Este ensaio tem uma duração de 72h e as medições são realizadas às 3, 6, 24 e 72h.
Os ensaios de absorção de água por capilaridade foram realizados em corpos de prova de 7,5 x 7,5
x ± 15 cm.
i. Secaram-se os corpos de prova na estufa a uma temperatura de 60o C ± 5o C, durante 24h,
tempo em que apresentaram uma massa constante.
ii. Registou-se a massa inicial dos corpos de prova (m0).
iii. Seguidamente colocaram-se num tabuleiro em contato com água, cerca de 5 ± 1 mm de
profundidade.
iv. A cada tempo estipulado, retiraram-se os corpos de prova, com o auxílio de um tecido
húmido removeu-se o excesso de água e pesaram-se os corpos de prova (mi).
v. Recolocando-se os corpos de prova no recipiente imediatamente após a pesagem, até à
próxima pesagem.
Figura 3.15. Corpos de prova durante o ensaio de capilaridade
Figura 3.16. Pesagem dos corpos de prova
A absorção de água é calculada dividindo o aumento de massa ao fim dos intervalos de tempo
estipulados na norma, pela área da face inferior do provete que esteve em contato com a água.
Deste modo temos:
𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟çã𝑜 𝑐𝑎𝑝𝑖𝑙𝑎𝑟 = 𝑚𝑖 − 𝑚0
𝐴
43
4. Apresentação e discussão dos resultados
Neste capitulo são apresentados os resultados obtidos nos ensaios realizados anteriormente, de
modo a caracterizar as várias misturas de betões com os vários teores de agregados de resíduos de
vidro. Os resultados serão apresentados de acordo com sequência da descrição dos ensaios, para
facilitar a análise e compreensão, assim como no capítulo anterior, haverá a distinção entre o
estado fresco e o estado endurecido. Serão apresentados figuras e tabelas de modo a facilitar a
compreensão e discussão dos dados obtidos ao longo dos ensaios realizados, facilitando a análise e
a avaliação das propriedades dos betões com as diferentes dosagens de agregado de resíduo de
vidro.
4.1. Ensaios do betão fresco
Como foi mencionado anteriormente no capitulo 3.5 os ensaios realizados no estado fresco
ajudaram a avaliar a trabalhabilidade das misturas de betão, analisando os resultados obtidos nos
ensaios realizados.
4.1.1. Consistência do betão pelo abaixamento do tronco de cone
A Figura 4.1 apresenta os resultados, para todas as misturas produzidas, de consistência do betão
fresco obtida pelo método do abaixamento do tronco de cone.
Figura 4.1. Consistência pelo método do abaixamento do tronco de cone
0
5
10
15
20
Ab
aixa
me
nto
[cm
]
M Ref. M 50/50 M 50/100 M 100/50 M 100/100
44
Denote-se que o abaixamento do betão de referência é quase nulo, registando-se um valor de 15
mm, enquanto as restantes misturas pode-se verificar os elevados valores, todos superiores a 15
cm, registando-se o valor máximo de 20,5 cm na mistura M 100/50.
O aumento deve-se praticamente à presença de vidro como agregado e à sua impermeabilidade,
enquanto que na mistura de referência o agregado natural absorveu a maior parte da água da
mistura, tornando a mistura mais coesa, as restantes misturas, por possuírem agregados de vidro
independentemente do seu teor tornou a mistura menos coesa.
Em todas as misturas com agregados de vidro o cone resultante deste ensaio não se verificou,
quando da remoção do molde, a mistura perdeu a forma. Pode-se especular que a dificuldade de
coesão das misturas com a presença de agregados de vidro tenha sido também influenciada pela
forma dos agregados que para o vidro é tendencialmente lamelar ou irregular.
Figura 4.2.Abaixamento do tronco de cone para o betão de referência e para as misturas com agregados de vidro
4.1.2. Ensaio da mesa de espalhamento
Este ensaio permitiu-nos através da análise do diâmetro método avaliar a deformabilidade do betão
no estado fresco. Depois de registados todos os valores referentes às cinco misturas de betão,
calcularam-se os diâmetros médios e elaborou-se o gráfico presente na Figura 4.4.
Figura 4.3. Obtenção do valor do diâmetro do teste da mesa de espalhamento
45
Tento em conta a diferença de “permeabilidade” do agregado natural e de vidro consegue-se
prever que a tendência observada no ensaio do abaixamento do tronco de cone. De facto, a mistura
de referência apresenta valor de diâmetro de espalhamento mais baixo que as restantes misturas
contendo agregado de vidro nas suas diferentes proporções. Uma vez que o agregado natural
absorve maior quantidade de água do que o agregado de vidro, essa característica torna a mistura
mais consistente.
Figura 4.4. Consistência pelo método da mesa de espalhamento
Registou-se um aumento de diâmetro com o aumento da substituição do agregado natural por
agregado de vidro, este comportamento deve-se também ao fato do vidro ser um material
impermeável, conferindo à mistura uma menor consistência e coesão, ao aumentar a quantidade
de água não absorvida, aumenta também a fluidez da mistura, aumentando assim o diâmetro.
Pode-se ainda observar que as misturas com maior teor de substituição de agregado natural por
agregado grosso de resíduo de vidro apresentam maiores diâmetros.
Genericamente pode-se afirmar que a inserção de agregados de vidro nas misturas de betão alteram
a consistência do mesmo. À primeira vista pode-se especular que, para uma mesma relação água
cimento, a substituição crescente dos agregados naturais por agregados de vidro pode contribuir
para uma perda de coesão da mistura, como se observa nas figuras 8 e 9, provocando a segregação
das mesmas. Embora as imagens possam levar à essa conclusão, aqui pode não se tratar exatamente
de segregação, pois não se constatou uma separação faseada dos componentes das misturas, mas
sim a aparente aspereza da provocada pela inserção do vidro. Essa característica pode influenciar
a trabalhabilidade das misturas exigindo um cuidado particular, com a inserção de maior
quantidade de finos para assegurar uma dada coesão. Não obstante é importante observar se
alguma influência significativa ocorre na fase do betão endurecido.
0
10
20
30
40
50
Dia
me
tro
mé
dio
[cm
]
M Ref. M 50/50 M 50/100 M 100/50 M 100/100
46
4.1.3. Determinação da massa volúmica
Depois de calculadas as massas volúmica respetivas de cada tipo de mistura e calculando-se a
média por mistura representadas no seguinte gráfico:
Figura 4.5. Massa volúmica média do betão fresco
Á medida que aumenta a substituição de agregado por agregado de resíduo de vidro, menor se
torna a massa volúmica, esta diferença deve-se ao facto de o vidro ser um material com menor
densidade do que o agregado natural. O agregado grosso de vidro é o grande responsável pela
diminuição da massa volúmica, pois sempre que a substituição do agregado grosso natural por
agregado grosso de vidro é total, existe grande diminuição da massa volúmica.
A eventual dificuldade de compactação dos corpos de prova pode ser outro fator influente na massa
volúmica, uma vez que a existência de poros diminui a densidade do betão. Embora essa hipótese
seja descartada neste estudo, uma vez que o procedimento de compactação adotado foi igual para
todas as misturas ou seja o betão foi compactado com o auxílio de um vibrador de agulha poderá.
2100,00
2150,00
2200,00
2250,00
2300,00
2350,00
2400,00
Mas
sa v
olú
mic
a d
o b
eão
fre
sco
(k
g/m
3)
M Ref. M 50/50 M 50/100 M 100/50 M 100/100
47
4.2. Ensaios do betão endurecido
Realizaram-se os ensaios descritos no capitulo 3.6 de forma a analisar a durabilidade dos betões
em estudo. Para todos os ensaios no estado endurecido do betão fora utilizados três corpos de
prova para cada tipo de mistura. De modo a ilustrar os provetes usados neste estudo, recorremos
ao registo fotográfico dos provetes (Figura 19) usados no ensaio de absorção de água por
capilaridade, de forma a mostrar as diferentes misturas realizadas.
Figura 4.6. Tipos de misturas
4.2.1. Determinação da massa volúmica
No estado endurecido e antes de se realizarem os ensaios de compressão foram determinadas as
massas volúmicas no estado endurecido de cada mistura, resultando no seguinte gráfico com as
respectivas barras de desvio padrão:
Figura 4.7. Massa volúmica média do betão endurecido
2100,00
2150,00
2200,00
2250,00
2300,00
2350,00
Mas
sa v
olú
mic
a d
o b
eão
en
du
reci
do
(k
g/m
3 )
M Ref. M 50/50 M 50/100 M 100/50 M 100/100
48
Pode-se considerar que as misturas com agregados de vidro se enquadram como betão normal, pois
a sua massa volúmica após secagem em estufa (105°C) está compreendida entre a 2000 kg/m3 a
2600 kg/m3.
Podemos ainda afirmar que o betão de referência é mais denso comparativamente às restantes
misturas, devido ao facto deste ser composto apenas por agregado natural, fazendo com que o
peso dos corpos de prova seja superior aos corpos de prova contendo agregado de vidro, devido à
baixa densidade do vidro. Já o valor mais baixo é registado na mistura produzida por 100% de
resíduos de vidro como agregado.
Como já foi referido anteriormente, a baixa densidade do agregado de vidro afeta severamente a
massa volúmica dos corpos de prova, com uma percentagem de cerca de 50%, tendo uma proporção
de 3,14 de agregado grosso na mistura de betão, é natural que os agregados grossos tenham grande
influência no peso do betão. Todos os corpos de prova contendo agregados de vidro tiveram uma
diminuição superior a 2%. Porém não há diferenças significativas entre as massas volúmicas das
misturas M50/100, M100/50 e M100/100.
Comparativamente, a massa volúmica no estado fresco apresenta um valor mais elevado do que a
massa volúmica no estado endurecido, este fator deve-se a evaporação de água durante o processo
de cura do betão. Porém ambas massas volúmicas apresentam a mesma tendência de redução com
a substituição dos agregados naturais por agregados de vidro.
49
4.2.2. Ensaio de ultrassom
Para a realização deste ensaio os corpos de prova foram submetidos a ondas de ultrassom,
registando-se os resultados das velocidades de propagação dos impulsos, apresentando-os na Figura
4.8, cada valor apresentado é a média de três medições:
Figura 4.8. Velocidade média
Ao analisarmos o gráfico apresentado a cima, podemos verificar que a diferença entre as
velocidades é relativamente pequena, variando entre 4,15 e 4,63 km/s. Essas pequenas diferenças,
são por vezes anuladas pelos valores de desvios padrão. Os valores obtidos encontram-se todos a
cima dos 3500 m/s, classificando-se, então, como excelentes e óptimos segundo Whitehurst (1966)
e Rincon et al. (1998), a sua classificação apresenta-se na Tabela 4.1.
Tabela 4.1. Qualidade do betão em função da velocidade de propagação dos ultrassons. Fonte: Whitehurst (1966) e Rincon et al (1998)
VELOCIDADE DA ONDA ULTRA-SÔNICA (M/S) QUALIDADE DO BETÃO
>4500 Excelente
3500 A 4500 Ótimo
3000 A 3500 Bom
2000 A 3000 Regular
<2000 Mau
4,574,28
4,63
4,15
4,57
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
4,50
5,00
Vel
oci
dad
e (
km/s
)
M Ref. M 50/50 M 50/100 M 100/50 M 100/100
50
Mardani-Aghabaglou et al. (2014), obteve valores semelhantes no seu estudo “Mechanical and
durability performance of concrete incorporating fine recycled concrete and glass aggregates” no
que diz respeito a betão produzido com agregados de vidro, como mostra a Tabela 4.2.
Tabela 4.2. Velocidade de propagação de ultra-som do estudo de Mardani-Aghabaglou et al. (2014).
Mix Pulse velocity (km/s)
Control 4.75
RG-15 4.77
RG-30 4.81
RG-45 4.90
RG-60 5.10
A Figura 4.9 apresenta os resultados de modulo de elasticidade dinâmico obtidos nas misturas
estudadas, e os respetivos desvios-padrão.
Os fatores básicos que afetam módulo de elasticidade dinâmico de concreto são as propriedades
do agregado, pasta de cimento e as características do antimicótico, afirma Mardani-Aghabaglou et
al. (2014).
Figura 4.9. Módulo de elasticidade dinâmico
Pode-se observar que as diferenças aparentes são anuladas pelos desvios padrão. Demonstrando
assim que a inserção de agregado de vidro pouco influenciou o modulo de elasticidade do betão.
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
Mó
du
lo d
e el
asti
cid
ade
din
âmic
o (
MP
a)
M Ref. M 50/50 M 50/100 M 100/50 M 100/100
51
4.2.3. Ensaio de compressão
Para todas as misturas foram ensaiados três corpos de prova à idade de 28 dias. Na Figura 4.10.,
apresentam-se os resultados médios e os respectivos desvio padrão das misturas estudadas.
Figura 4.10. Resistência média à compressão dos diferentes tipos de misturas.
Os betões apresentam um decréscimo da resistência à compressão com a incorporação de agregados
reciclados, no entanto a diferença entre misturas contendo agregados de resíduos de vidro não é
muito elevada, registando-se um decréscimo da diferença à medida que o teor de agregado fino de
vidro aumenta.
Para cada teor de substituição de agregado natural por agregado de resíduos de vidro (50-50%, 50-
100%, 100-50%, 100-100%) a resistência à compressão aos 28 dias diminuiu na ordem dos 11%, 31%,
23%, 33% respetivamente. Levando em conta o desvio padrão das misturas M50/100 e M100/100
verifica-se que não há diferença significativa da resistência ao aumentar o teor de agregado fino
de resíduo de vidro. Não obstante, com a totalidade da substituição da areia natural e a substituição
parcial do agregado grosso a resistência à compressão foi significativamente incrementada.
O vidro possui uma baixa rugosidade e porosidade o que poderá ter dificultado a ligação entre o
agregado e a pasta cimentícia, tornando o betão com agregados de vidro menos resistente. O valor
mais baixo, comparativamente com a mistura de referência, é registado no betão produzido com
100% de vidro como agregado.
Comparando os resultados da “Massa volúmica” e da “Resistência à compressão” verifica-se que as
misturas com menor massa volúmica foram as que registaram menor resistência à compressão,
10,0
20,0
30,0
40,0
Re
sist
ên
cia
à co
mp
ress
ão f
c [M
Pa]
M Ref. M 50/50 M 50/100 M 100/50 M 100/100
52
consequentemente é a que possui uma total substituição de agregado grosso. Este facto pode ser
explicado pela existência de poros que tornam o betão menos susceptível a grandes cargas, ou à
fraca ligação entre a massa cimentícia e os agregados grossos, pois como estes são maiores possuem
uma maior área de contato com a matriz do betão, e tendo em conta a sua superfície lisa possui
mais dificuldades de adesão à massa cimentícia.
4.2.4. Absorção de água por capilaridade
A absorção de água por capilaridade permite avaliar a durabilidade do betão, pois é este o principal
precursor da corrosão das armaduras, diminuindo a vida útil das estruturas, sendo de elevada
importância conhecer como se processa o transporte de água nos betões estudados.
Após se proceder a análise dos resultados obtidos no ensaio de capilaridade elaborou-se o seguinte
gráfico, onde se pode analisar a evolução da absorção de água por capilaridade dos corpos de prova
durante as 72h. Os resultados apresentados na figura 4.11, relacionam a massa de água absorvida
(g/m2) e a raiz quadrada ao longo do tempo.
Figura 4.11. Absorção de água por capilaridade
Pode-se verificar na figura 4.11 que a mistura de referência (sem agregado de vidro) apresentou
uma absorção mais baixa comparativamente às restantes misturas.
5
10
15
20
25
30
35
0 2 4 6 8 10
Ab
sorç
ão d
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gua
po
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pila
rid
ade
(g/
m2 )
Tempo (h0,5)
M Ref.M 50/50M 50/100M 100/50M 100/100
53
Denote-se que as misturas contendo agregado de vidro reciclado na sua composição possuem um
comportamento similar, pois a porosidade da matriz do betão pouco se alterou com a os diferentes
teores de vidro reciclado.
Para maior facilidade de análise do comportamento dos vários tipos de betões foram calculados os
seus coeficientes de capilaridade, que exprime a velocidade de absorção de água. A Figura 4.12
apresenta os valores de coeficiente de capilaridade obtidos pela inclinação das retas obtidas com
os resultados ilustrados na Figura 4.12. O coeficiente de absorção capilar resulta do declive da reta
obtida por regressão linear, a reta que melhor aproxima todos os valores obtidos no estudo.
Figura 4.12. Coeficiente de capilaridade
Pode-se observar que o betão de referência possui um coeficiente de capilaridade bastante mais
pequeno, fazendo com que a absorção de água seja mais lenta durante o ensaio comparativamente
às misturas contendo resíduos de vidro como agregado.
Os betões produzidos com agregado de resíduo de vidro apresentam um coeficiente de capilaridade
três vezes superior ao da mistura de referência. Registando-se maior valor na mistura M100/50.
Este facto pode ser explicado pela ausência de finos que seriam necessários para diminuir a
porosidade das misturas com agregados de vidro e por consequência a presença de poros capilares.
Veja-se que a forma (predominantemente lamelar) dos agregados de vidro têm uma forte influência
na compacidade do betão.
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
Co
efic
ien
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2)*
h0
,5
M Ref. M 50/50 M 50/100 M 100/50 M 100/100
54
55
5. Conclusões
Ao longo dos capítulos expostos foram observadas e retiradas algumas conclusões que se
apresentaram relevantes para a realização e compreensão do estudo realizado.
A incorporação do vidro como agregado em misturas cimentícias é um assunto já debatido,
levantando muitos estudos ao longo dos anos, sendo uma alternativa sustentável ao depósito em
aterros, o uso do vidro confere propriedades mecânicas ao betão e usado de forma racional pode
trazer inúmeras vantagens. Como foi dita nesse estudo, a aplicação deste tipo de material deve
ser feita tendo em conta a sua tendência em reduzir o desempenho do betão face as resistências
mecânicas.
No decorrer deste estudo foi analisado o comportamento de cinco misturas produzidas com cinco
diferentes teores de agregado de vidro, de forma a avaliar de que forma o vidro influência as
propriedades do betão, analisando assim o comportamento dos diferentes tipos de betões. Todas
as misturas foram submetidas às mesmas condições climatéricas e ensaiadas conforme as normas
referidas anteriormente, sendo os resultados uma média dos valores de três corpos de prova.
No que diz respeito ao estado fresco do betão, pôde-se observar uma grande diminuição da coesão
nos betões com o aumento do agregado de vidro. Esse fato é explicado pela impermeabilidade do
vidro, que confere a mistura uma maior fluidez, podendo facilmente se resolver com uma redução
da água de amassamento e utilizando-se materiais suplementares que melhorem a viscosidade do
mesmo. Neste sentido o próprio pó de vidro aparece como uma alternativa viável.
Relativamente à massa volúmica no estado fresco e endurecido, verificou-se uma ligeira diminuição
com o aumento do teor de agregados de vidro, perda essa associada à baixa densidade dos
agregados do resíduo de vidro, comparativamente com os valores dos agregados naturais.
No que diz respeito ao módulo de elasticidade dinâmico, este não apresentou grande variação para
as diferentes misturas com agregado de vidro quando comparados com os valores obtidos no betão
sem incorporação de agregados de vidro, no entanto os valores enquadram-se no intervalo de
valores obtidos por Mardani-Aghabaglou et al. (2014).
Quanto a resistência à compressão do betão com agregados de vidro, verificou-se uma perda de
11%, 31%, 23% e 33% respetivamente para betões com inserção de agregados finos e grossos de
vidro de 50/50%, 50/100%, 100/50% e 100/100% quando comparados com o betão sem agregados
de vidro. A diminuição da resistência à compressão já era esperada, no entanto a redução de 30%
em algumas misturas é um valor considerável. Estas reduções não inviabilizam de maneira nenhuma
56
a utilização do resíduo como agregado, porém devem ser levadas em conta quando dos estudos de
dosagens de betões para atingir uma determinada resistência mecânica.
Os provetes com agregado de vidro reciclado apresentaram um coeficiente de capilaridade superior
comparativamente com o betão produzido apenas com agregados naturais.
De forma geral pode-se concluir que este estudo contribuiu para compreender como a inserção de
agregado de vidro em misturas cimentícias influencia o comportamento do betão. A inserção de
vidro reciclado na produção de betões é uma prática viável, promove a reutilização e a valorização
de um material com baixo valor. No entanto serão necessários mais estudos de forma a esclarecer
algumas questões não respondidas neste estudo.
Um estudo que se veria necessário seria sobre como aumentar a resistência de betões produzidos
com agregado de vidro. A recorrência à inserção de adjuvantes, adições e especificamente alguns
agentes de viscosidade também de origem residual, seria aqui uma proposta.
Na mesma linha de valorização de resíduos, sugere-se a continuidade de trabalhos semelhantes,
usando outros materiais resultantes também dos resíduos urbanos, de forma a dar uma nova vida
a esses materiais, conservando os recursos naturais, diminuindo o volume de depósito destes em
aterros, produzindo betões economicamente viáveis e com qualidade.
57
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60
61
7. Anexos
I. Resultados do ensaio de tronco de cone - Slump test
II. Ensaio da mesa de espalhamento - mesa de Graff
III. Determinação da massa vólumica no estado fresco
IV. Determinação da massa vólumica no estado endurecido
V. Valores Obtidos no Ensaio de Compressão
I. Valores do Ensaio de Absorção de Água por Capilaridade
VI. Ensaio de ultra som - Modulo de elasticidade dinâmico Ed
II. Ensaio do tronco de cone (Slump Test)
III. Ensaio da mesa de espalhamento (mesa de Graff)
Tipo de mistura
diametros máximos (cm)
d1 d2 média
Mistura ref. 37,4 38,9 38,15
M 50/50 50,5 50,8 50,65
M 50/100 50,8 58 54,4
M 100/50 53 52,3 52,65
M 100/100 53 52,3 52,65
Tipo de mistura Abaixamento (cm)
Mistura ref. 0,15
M 50/50 15
M 50/100 17
M 100/50 20,5
M 100/100 18,5
IV. Determinação da massa volúmica no estado fresco
Tipo de Mistura
Corpos de prova
peso s/ peso c/ volume do
molde Massa
Vólumica Massa vólumica
média Desvio padrão
Mistura ref.
1 1,28 9,24 0,003375 2358,519
2358,22 22,44 2 1,28 9,26 0,003375 2364,444
3 1,28 9,12 0,003375 2322,963
M 50/50
1 1,28 8,98 0,003375 2281,481
2281,48 3,42 2 1,28 8,98 0,003375 2281,481
3 1,28 9 0,003375 2287,407
M 50/100
1 1,3 8,8 0,003375 2222,222
2228,15 5,93 2 1,3 8,84 0,003375 2234,074
3 1,3 8,82 0,003375 2228,148
M 100/50
1 1,28 8,9 0,003375 2257,778
2240,00 23,95 2 1,32 8,88 0,003375 2240
3 1,32 8,78 0,003375 2210,37
M 100/100
1 1,28 8,72 0,003375 2204,444
2222,22 14,91 2 1,28 8,78 0,003375 2222,222
3 1,28 8,82 0,003375 2234,074
V. Determinação da massa volúmica no estado endurecido
mistura Corpos
de prova lado lado altura peso
massa volumica
Massa vólumica média
desvio padrao
Mistura Ref.
1 14,95 14,95 15,00 7,82 2332,56
2317,11 12,02 2 14,95 14,95 15,10 7,82 2317,11
3 14,95 14,95 14,96 7,72 2308,89
M 50/50
1 14,95 14,95 15,00 7,58 2260,97
2260,97 9,71 2 14,95 14,95 14,85 7,56 2277,79
3 14,95 14,95 15,00 7,58 2260,97
M 50/100
1 14,95 14,95 14,90 7,38 2216,09
2231,07 8,65 2 14,95 14,95 14,84 7,40 2231,08
3 14,95 14,95 14,80 7,38 2231,07
M 100/50
1 14,95 14,95 14,90 7,48 2246,12
2246,12 24,41 2 14,95 14,95 14,80 7,44 2249,20
3 14,95 14,95 14,85 7,32 2205,48
M 100/100
1 14,95 14,95 14,60 7,32 2243,24
2225,02 11,46 2 14,95 14,95 14,80 7,36 2225,02
3 14,95 14,95 14,90 7,40 2222,10
VII. Valores Obtidos no Ensaio de Compressão
tipo de mistura Corpos
de prova Carga (kN) fc [Mpa]
fc médio [Mpa]
desvio padrão
Mistura Ref.
1 886,3 39,4
40,7
1,25 2 942,5 41,9
3 916,6 40,7
M 50/50
1 810 36,0
36,1 0,62 2 799,3 35,5
3 826,9 36,8
M 50/100
1 621,8 27,6
28,2
1,52 2 608,3 27,0
3 673,3 29,9
M 100/50
1 712,4 31,7
31,2 0,48 2 704,2 31,3
3 690,8 30,7
M 100/100
1 602,9 26,8
27,2
0,39 2 610,5 27,1
3 620,4 27,6
VI. Valores do Ensaio de Absorção de Água por Capilaridade
Tipo de mistura corpos
de prova
tempo
0h 3h 6h 24h 72h
Mistura Ref.
1 1633,2 1639,5 1639,8 1640,4 1641,5
2 1683,2 1690,5 1691,3 1691,5 1693
3 1704,3 1706,3 1706,6 1707 1707,7
M 50/50
1 1543,4 1554,8 1556,7 1560,1 1561,7
2 1461,4 1471,5 1473,4 1476,6 1478,4
3 1425,3 1433,4 1434,9 1437,5 1439,6
M 50/100
1 1727,3 1735,5 1736,9 1740 1741,5
2 1736,1 1738,7 1745,3 1752,7 1751,6
3 1668,8 1676,5 1678,3 1681,9 1684,3
M 100/50
1 1729 1738,5 1740,3 1744,3 1746,9
2 1716,3 1726,5 1728,4 1732,8 1734,6
3 1822,4 1832,5 1834,8 1838,6 1840,7
M 100/100
1 1814,8 1823,3 1825,2 1828,4 1829,7
2 1665,2 1672,1 1673,7 1676,4 1677,5
3 1692,7 1698,4 1701,6 1704,5 1705,3
quantidade de água absorvida
Tipo de mistura corpos de prova tempo (h)
0-3h 0-6h 0-24h 0-72h
Mistura Ref.
1 11,200 11,733 12,800 14,756
2 12,978 14,400 14,756 17,422
3 3,556 4,089 4,800 6,044
M 50/50
1 20,267 23,644 29,689 32,533
2 17,956 21,333 27,022 30,222
3 14,400 17,067 21,689 25,422
M 50/100
1 14,578 17,067 22,578 25,244
2 16,356 29,511 27,556
3 13,689 16,889 23,289 27,556
M 100/50
1 16,889 20,089 27,200 31,822
2 18,133 21,511 29,333 32,533
3 17,956 22,044 28,800 32,533
M 100/100
1 15,111 18,489 24,178 26,489
2 12,267 15,111 19,911 21,867
3 10,133 15,822 20,978 22,400
Quantidade média de água absorvida
Tipo de mistura
Tempo (h) e tempo h^0,5
3 6 24 72
1,73 2,45 4,90 8,49
M referência 12,09 13,07 13,78 16,09
M 50/50 17,54 20,68 26,13 29,39
M 50/100 14,13 16,77 25,13 26,79
M 100/50 17,66 21,21 28,44 32,30
M 100/100 12,50 16,47 21,69 23,59
VII. Ensaio de ultra som - Modulo de elasticidade dinâmico Ed
Tipo de Mistura
corpo de prova
lado a
lado b
media ρ
(Kg/m3) L (mm)
V (Km/s)
V media (Km/s)
ʋ (Coef. de Poisson)
Ed (MPa) Edm
(MPa) Sd
(MPa)
M Ref.
1 34,50 32,20 33,35 2332,56 150,00 4,50
4,52
0,20 33974,56
34090,89
150,83
2 34,40 31,80 33,10 2317,11 150,00 4,53 0,20 34261,31
3 33,70 32,60 33,15 2308,89 150,00 4,52 0,20 34036,80
M 50/50
1 35,50 34,60 35,05 2260,97 150,00 4,28
4,28
0,20 29814,78
29891,43
3247,66
2 33,60 33,10 33,35 2277,79 150,00 4,50 0,20 33176,74
3 37,40 36,70 37,05 2260,97 150,00 4,05 0,20 26682,77
M 50/100
1 32,70 31,40 32,05 2216,09 150,00 4,68
4,63
0,20 34949,76
34335,41
1079,59
2 30,50 33,80 32,15 2231,08 150,00 4,67 0,20 34967,61
3 33,30 32,80 33,05 2231,07 150,00 4,54 0,20 33088,85
M 100/50
1 31,90 34,70 33,30 2246,12 150,00 4,50
4,15
0,20 32813,82
27962,11
6143,04
2 41,50 41,70 41,60 2249,20 150,00 3,61 0,20 21054,89
3 35,60 33,40 34,50 2205,48 150,00 4,35 0,20 30017,61
M 100/100
1 31,90 33,10 32,50 2243,24 150,00 4,62
4,57
0,20 34405,00
33520,71
797,40
2 33,00 32,80 32,90 2225,02 150,00 4,56 0,20 33300,77
3 33,70 32,50 33,10 2222,10 150,00 4,53 0,20 32856,36
